Устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин

Полезная модель относится к области бурения скважин и может быть использована для токоподвода и передачи сигналов в скважину и из скважины в процессе бурения.
Известна линия связи для контроля параметров бурения (патент RU 84063 U1, МПК Е21В 47/12 (2006.01), опубл. 2009 г.), состоящая из кабельных секций, встраиваемых в бурильные трубы, каждая из которых включает отрезок кабеля, контактный стержень, контактную муфту, первый и второй узлы крепления кабельной секции к бурильной трубе, при этом контактный стержень установлен на первый конец отрезка кабеля, а контактная муфта - на второй, первый и второй концы отрезка кабеля закреплены в первом и втором узлах крепления кабельной секции к бурильной трубе соответственно. Узлы крепления кабельной секции к бурильной трубе выполнены в виде расклинивающих устройств.
Недостатком такого такой линии связи является сложность монтажа на скважине и низкая надежность работы, что объясняется возможностью механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации, а также - возможностью проникновения бурового раствора на токонесущие элементы через разъемы.
Известно устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин - секция токоподвода к электробуру (патент RU 2229583, МПК Е21В 17/02 (2000.01), опубл. 2004 г.), содержащая кабельные секции, длина которых равна длине бурильной трубы, и имеющие электроконтактные разъемы на концах каждой секции, узел радиальной и осевой фиксации кабельной секции, расположенный в ниппельной части бурильной трубы. При этом коаксиальные разъемы образованы концентрично установленными в изоляционных втулках полыми цилиндрическими проводниками, которые с одной стороны подключены к жилам кабеля, а с другой оканчиваются контактными наконечниками, причем на входе в разъем у основания конусного сочленения гнезда со стержнем установлено цанговое зажимное устройство.
Такое устройство обеспечивает более надежное соединение секций за счет использования более надежной конструкции разъема.
Однако, также сложен монтаж и низка надежность токоподвода, полученного при монтаже из таких секций, из-за ненадежного соединения разъемов кабельных секций при свинчивании бурильных труб, возможности механического повреждения кабельной секции при монтаже и эксплуатации и воздействия бурового раствора на кабельные секции. Бурильная труба выполнена составной из трех частей, что также снижает надежность и усложняет монтаж бурильной колонны с токоподводом.
Наиболее близким к заявляемому устройству и принятым в качестве прототипа является устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин (патент RU 179962 U, МПК Е21В 47/12 (2006.01), опубл. 2018 г.), содержащее кабельные секции с электроконтактными разъемами на концах, каждая из которых зафиксирована в жестком герметичном корпусе, узел радиальной и осевой фиксации корпуса кабельной секции в бурильной трубе, в виде втулки, охватывающей корпус кабельной секции с возможностью осевого перемещения относительно него и имеющей ребра, контактирующие с внутренними боковой и торцевой поверхностями бурильной трубы.
Такое устройство обеспечивает надежный токоподвод к электробуру при бурении скважины за счет исключения возможности механического повреждения кабельных секций при монтаже и эксплуатации, надежного соединения разъемов кабельных секций перед свинчиванием бурильных труб и исключения воздействия бурового раствора на кабельные секции.
Однако использование такого устройства требует ручных операций при монтаже на скважине, что снижает надежность, удобство и безопасность монтажа.
Технической задачей заявляемого устройства является повышение надежности и удобства монтажа за счет обеспечения сборки каждой кабельной секции с бурильной трубой в производственных условиях.
Поставленная техническая задача решается за счет усовершенствования устройства для токоподвода к электробуру при бурении скважин, содержащего кабельные секции с электроконтактными разъемами на концах, каждая из которых зафиксирована в жестком герметичном корпусе, узел радиальной и осевой фиксации корпуса кабельной секции в бурильной трубе, в виде втулки, охватывающей корпус кабельной секции с возможностью осевого перемещения относительно него и имеющей ребра, контактирующие с внутренними боковой и торцевой поверхностями бурильной трубы.
Это усовершенствование заключается в том, что узел фиксации снабжен второй втулкой, охватывающей корпус кабельной секции с возможностью осевого перемещения относительно него и имеющей ребра, контактирующие с внутренними боковой и торцевой поверхностями бурильной трубы, при этом одна втулка установлена с возможностью ограничения осевого перемещения корпуса кабельной секции относительно бурильной трубы в одном направлении, а вторая - в другом.
Такое конструктивное выполнение устройства обеспечивает надежную фиксацию корпуса кабельной секции в бурильной трубе, которую можно осуществить в производственных условиях, и за счет этого повысить удобство транспортировки бурильной трубы в сборе с кабельной секцией, и удобство монтажа на скважине колонны бурильных труб с кабельными секциями за счет исключения ручных операций при монтаже.
Заявляемое устройство поясняется чертежом, на котором изображено заявляемое устройство, установленное в бурильную трубу.
Устройство для токоподвода к электробуру при бурении скважин содержит кабельные секции 1 с электроконтактными разъемами 2 и 3 на концах, каждая из которых зафиксирована в жестком герметичном корпусе 4, узел радиальной и осевой фиксации корпуса 4 кабельной секции 1 в бурильной трубе 5, в виде втулки 6, охватывающей корпус 4 кабельной секции 1 с возможностью осевого перемещения относительно него и имеющей ребра 7, контактирующие с внутренними боковой 8 и торцевой 9 поверхностями бурильной трубы 5. Узел фиксации снабжен второй втулкой 10, охватывающей корпус 4 кабельной секции 1 с возможностью осевого перемещения относительно него и имеющей ребра 11, контактирующие с внутренними боковой 12 и торцевой 13 поверхностями бурильной трубы 5. Втулка 6 установлена с возможностью ограничения осевого перемещения корпуса 4 кабельной секции 1 относительно бурильной трубы 5 в одном направлении (в направлении вниз), а вторая 10 - в другом (в направлении вверх). Позицией 14 обозначен промежуточный центратор корпуса 4 кабельной секции 1 относительно бурильной трубы 5.
Монтаж токоподвода к электробуру при бурении осуществляется следующим образом.
Предварительно кабельную секцию 1 с электроконтактными разъемами 2 и 3, фиксируют в жестком герметичном корпусе 4, что исключает механическое повреждение кабельных секций 1 при монтаже и эксплуатации и воздействие бурового раствора на кабельные секции 1. В производственных условиях каждую кабельную секцию 1, размещенную в корпусе 4 фиксируют в бурильной трубе 5 узлом фиксации, состоящим из втулок 6 и 10, охватывающих корпус 4 кабельной секции 1 с возможностью осевого перемещения относительно него. Втулка 6 ребрами 7, контактирует с внутренними боковой 8 и торцевой 9 поверхностями бурильной трубы 5, ограничивая осевое перемещение корпуса 4 относительно бурильной трубы 5 в одном направлении (в направлении вниз). Втулка 10 ребрами 11 контактирует с внутренними боковой 12 и торцевой 13 поверхностями бурильной трубы 5, ограничивая осевое перемещение корпуса 4 относительно бурильной трубы 5 в другом направлении (в направлении вверх). Таким образом каждая кабельная секция 1, расположенная в корпусе 4, зафиксирована от осевого перемещения в бурильной трубе 5, что упрощает транспортировку и монтаж бурильных труб 5 с кабельными секциями 1. При монтаже на скважине осуществляют свинчивание бурильных труб 5 с зафиксированными в них кабельными секциями 1. При свинчивании осуществляют электроконтакт кабельных секций 1, соединяя разъемы 2 и 3, обеспечивая герметичность.
Таким образом, использование заявляемого устройства позволяет повысить удобство транспортировки бурильной трубы в сборе с кабельной секцией и удобство монтажа на скважине колонны бурильных труб с кабельными секциями за счет надежной фиксацию корпуса кабельной секции в бурильной трубе, которую можно осуществить в производственных условиях, и исключения ручных операций при монтаже.