Электрический разделитель колонны бурильных труб

 

Использование: для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при бескабельной передаче забойной информации. Сущность изобретения: верхний и нижний металлические переводники соединены между собой посредством втулки и электрически изолированы друг от друга. Втулка выполнена из двух разновеликих частей. На внутренней поверхности частей втулки выполнены кольцевые и продольные выступы, входящие в сопряжение с соответствующими кольцевыми и продольными канавками верхнего переводника. Между втулкой и верхним переводником установлена электроизоляционная прокладка. Переводник и втулка могут быть выполнены из дюралюминия с последующим оксидированием. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Предложение относится к геофизическим исследованиям скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации.

Известен электрический разделитель бурильной колонны [1] включающий верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные друг от друга, и узел стопорения резьбового соединения, выполненный в виде радиальных выступов, расположенных на наружной поверхности переводников, взаимодействующих с наружным изоляционным слоем. Радальные выступы могут быть выполнены в виде штифтов, а переводники могут иметь отверстия для их размещения или радиальные выступы выполнены в виде вершин многоугольников, или радиальные выступы выполнены в виде шпонок, а переводники имеют пазы для их размещения. Изоляционная прокладка, расположенная между профилями резьбы, может быть выполнена из вибростойкой эмали.

Недостаток конструкции в том, что во всех случаях частично или полностью крутящий момент, создаваемый на бурильную колонну, воспринимается полимерными композиционными материалами, прочностные характеристики которых (существующих и выпускаемых промышленностью) в скважинных баротермических условиях ниже, чем у металла, используемого для изготовления бурильного инструмента. Тем самым снижается разнопрочность электрического разделителя по сравнению с бурильной колонной. Другой недостаток заключен в сложности изготовления непосредственно изолирующего резьбового соединения с нанесенным на резьбовую часть композиционным изолирующим материалом. Кроме того, для электрического разделителя характерны сложность и трудоемкость сборки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является электрический разделитель буровой колонны [2] содержащий верхний и нижний металлические переводники, соединенные между собой силовым разъемом без возможности взаимного вращения и электрически изолированные друг от друг с помощью прокладки из диэлектрического материала. На наружной поверхности нижнего переводника выполнена кольцевая проточка, в которой установлены разъемные вкладыши, воспринимающие осевые нагрузки, а во внутренней полости муфты со стороны лысок размещены сухари, над которыми установлены проставочное кольцо и упорная втулка для взаимодействия с верхним переводником.

Недостатком известного разделителя является то, что значительные осевые нагрузки, возникающие в процессе работы бурильной колонны, воспринимаются ограниченной торцовой поверхностью вкладышей. Увеличение контактирующей поверхности в данной конструкции приводит к снижению диаметра внутренней полости устройства, тем самым значительно увеличиваются гидравлические потери в разделителе при бурении скважины с прокачиванием бурового раствора. Кроме того, разделитель из-за множества деталей сложен в изготовлении и эксплуатации.

Целью изобретения является упрощение конструкции, повышение надежности и ремонтопригодности.

Разделитель включает верхний и нижний металлические переводники, соединенные между собой посредством втулки и электрически изолированные друг от друга. Втулка выполнена с разрезом в виде конуса с конической резьбой на наружной поверхности для соединения с нижним переводником. В разрез вставлена пластина, повторяющая профиль разрезной втулки, на внутренней поверхности в верхней части втулки выполнены кольцевые выступы, на нижней части продольные шлицы, входящие в сопряжение с соответствующими кольцевыми канавками и шлицами верхнего переводника. Между разрезной втулкой и верхним переводником установлена электроизоляционная прокладка.

Предлагается верхний переводник и разрезную втулку выполнить из дюралюминия с последующим оксидированием для создания дополнительного слоя электрической изоляции, что существенно повышает надежность изоляции.

На фиг. 1 представлен электрический разделитель, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг.1.

Электрический разделитель содержит верхний переводник 1, на нижний конец которого надета разрезная коническая втулка 2, имеющая в верхней части внутренней поверхности кольцевые канавки и выступы, входящие в сопряжение с кольцевыми канавками и выступами верхнего переводника 1, что позволяет посредством торцовых поверхностей передавать осевые нагрузки, возникающие в процессе спуско-подъемных операций и бурения скважины, так как геометрические размеры соединения разрезной втулки с верхним переводником выполнены равнопрочными с резьбовым соединением соответствующего типоразмера бурильных труб. В нижней части втулка 2 и переводник 1 соединены шлицевым соединением, которое позволяет передавать крутящий момент от верхней части бурильной колонны к бурильному инструменту, расположенному ниже электрического разделителя. В разрез конической втулки 2 установлена пластина 3, ребра которой повторяют конфигурацию внутренней и наружной поверхности разрезной втулки 2 так, что наружная коническая резьба сохраняет свои геометрические размеры. На разрезную втулку навернут нижний переводник 4. Полость между разрезной втулкой 3 и переводником 1 заполнена изоляционным материалом 5. Внутренний 6 и наружный 7 изоляционные слои совместно с изоляцией 5 электрически изолируют верхний и нижний переводники.

Электрический разделитель бурильной колонны собирают следующим образом.

Разжимают по прорези коническую втулку 2 так, чтобы внутренний диаметр по его выступам был больше, чем диаметр выступов переводника 1 и надевают втулку 2 на переводник 1 через изоляционный слой 5. В качестве изоляции 5 может быть применен, например, высокопрочный композиционный материал. При надевании втулки 2 на переводник 1 необходимо следить за тем, чтобы выступы на переводнике 1 вошли в канавки во втулке 2. В зазор втулки 2 устанавливается пластина 3, после чего на втулку 2 наворачивается нижний переводник 4. При наворачивании переводника 4 за счет того, что резьба выполнена конической, втулка 2 сжимается, обжимая посадочное место в переводнике 1, до соприкосновения боковых поверхностей пластины 3 с втулкой 2. Далее вставляют изоляционный слой 6, выполненный в виде втулки, например, из текстолита, и на наружную поверхность наносят изоляционный слой 7, например вулканизированный слой смеси диэлектрической резины.

Простота конструкции предложенного разделителя очевидна, так как он состоит из трех деталей, соединенных посредством стандартной конической резьбы, соответственно ниже металлоемкость изделия по сравнению с прототипом ввиду отсутствия необходимости удлинения конструкции для его сборки. Надежность разделителя определяется тем, что осевые усиления и крутящий момент, воспринимаемые выступами, находящимися в наиболее напряженном состоянии, переводника 1 геометрически выполнены так, что их суммарная площадь контакта способна воспринимать нагрузки, превосходящие нагрузки, воспринимающие резьбовые соединения бурильной колонны, при этом не требуется увеличения диаметральных и длинновых размеров разделителя.

В предложенной конструкции разделителя верхний переводник 1, втулка 2 и пластина 3 могут быть выполнены из дюралюминия с последующим оксидированием. В этом случае в качестве дополнительного изоляционного слоя 5 служит оксидная пленка, существенно повышающая надежность изоляции переводников 1 и 4 друг от друга.

По сравнению с аналогом и прототипом предложенный разделитель не вызывает затруднений в ремонте, так как все соединения выполнены разъемными.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ КОЛОННЫ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ, содержащий верхний и нижний металлические переводники, изолированные друг от друга диэлектрическим материалом и соединенные между собой посредством втулки, выполненной из двух частей, отличающийся тем, что части втулки выполнены разновеликими, при этом на внутренней поверхности частей втулки и сопрягаемой с ней поверхности верхнего переводника выполнены кольцевые и продольные выступы и канавки, наружная поверхность втулки выполнена с конической резьбой, а нижний переводник с ответной ей резьбой.

2. Разделитель по п.1, отличающийся тем, что верхний переводник и разрезная втулка выполнены из дюралюминиевого сплава и оксидированы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3