Устройство для монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе и способ его изготовления

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к устройствам электропитания погружного бурового инструмента. Устройство для монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе (НКТ), подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента, выполнено в виде втулки цилиндрической формы из базальтового композита с внутренним диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра НКТ. Электрические провода через равные угловые интервалы вплетены вдоль втулки в композит при диаметре 0,9-0,92 внутреннего диаметра НКТ. Наружный диаметр втулки равен внутреннему диаметру НКТ с учетом усадки композита, обеспечивающей возможность установки втулки внутри НКТ. Провода имеют прямоугольное сечение, обеспечивающее минимальное искажение наружного контура втулки. Для осуществления способа изготовления устройства монтажа электрических проводов на оправку цилиндрической формы диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра НКТ по всей длине наматывают поперек образующей нить из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до диаметра 0,9-0,92 внутреннего диаметра НКТ. Далее вдоль трубы через равные угловые интервалы располагают электрические провода. Сверху покрывают провода нитью из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до получения втулки из базальтового композита с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру НКТ. Отверждают эпоксидную смолу, получают втулку с усадкой композита, устанавливают и закрепляют её внутри НКТ. Достигается технический результат – повышение эффективности работы бурового инструмента и надежности его электропитания, а также снижение сопротивления удаляемой буровой жидкости. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к устройствам электропитания погружного бурового инструмента.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе, подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента (см. патент RU №2231575, опубл. 27.06.2004). Недостатком его является наличие в открытом сечении насосно-компрессорной трубы электрического кабеля, который создает избыточное сопротивлении удаляемому материалу (буровой жидкости) снижает эффективность работы инструмента и усиленно воздействуют на кабель, снижая срок его службы и надежность в работе.

Технической задачей предлагаемого устройства является снижение сопротивления удаляемой буровой жидкости, повышения эффективности работы бурового инструмента и повышения надежности его электропитания. Для этого устройство для монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе подводящие электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента выполнено в виде втулки цилиндрической формы, расположенной внутри насосно-компрессорной трубы, причем втулка выполнена из базальтового композита, а внутри нее расположены электрические провода.

Отличительной особенностью предлагаемого устройства является то, что устройство выполнено в виде втулки цилиндрической формы, расположенной внутри насосно-компрессорной трубы, причем втулка выполнена из базальтового композита, а внутри нее расположены электрические провода.

Наиболее близким техническим решение к предлагаемому способу является способ изготовления устройства монтажа электрических проводов подводящих электроэнергии к погружному электродвигателю бурового инструмента (см. патент RU №2667166, опубл. 17.09.2018).

Недостатком его является наличие в открытом сечении насосно-компрессорной трубы электрического кабеля, который создает избыточное сопротивлении удаляемому материалу (буровой жидкости) снижает эффективность работы инструмента и усиленно воздействуют на кабель, снижая срок его службы.

Технической задачей предлагаемого устройства является снижение сопротивления удаляемому материалу, повышения эффективности работы бурового инструмента и повышения надежности его электропитания.

Для этого предлагается способ изготовления устройства для монтажа электрических проводов подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента, при котором на оправку цилиндрической формы диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы по всей длине наматывают поперек образующей нить из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до диаметра 0,9-0,92 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы, далее вдоль трубы через равные угловые интервалы располагают электрические провода, а сверху покрывают нитью из базальтового волокна пропитанного эпоксидным связующим до достижения расстояния максимально удаленных от оси точек наружной поверхности, равного внутреннему радиусу насосно-компрессорной трубы, и после отверждения эпоксидной смолы втулку устанавливают и закрепляют внутри насосно-компрессорной трубы.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является то, что на оправку цилиндрической формы диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы по всей длине наматывают поперек образующей нить из базальтового волокна пропитанного эпоксидным связующим до диаметра 0,9-0,92 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы, далее вдоль трубы через равные угловые интервалы располагают электрические провода, а сверху покрывают нитью из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до достижения расстояния максимально удаленных от оси точек наружной поверхности равного внутреннему радиусу насосно-компрессорной трубы и после отверждения эпоксидной смолы втулку устанавливают и закрепляют внутри насосно-компрессорной трубы.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено устройство изготовления втулки для монтажа, на фиг. 2 фото изготовленного образца втулки.

Устройство для монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента выполнено в виде втулки 1 цилиндрической формы, расположенной внутри насосно-компрессорной трубы (на рисунке не показано). Втулка 1 выполнена из базальтового композита, а внутри нее расположены электрические провода 2.

Способ изготовления заключается в следующем. На металлическую оправку 3 покрытую материалом со слабой адгезией, например воском, цилиндрической формы диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы по всей длине наматывают поперек образующей нить из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим до диаметра 0,9-0,92 внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы. Вдоль трубы через равные угловые интервалы располагают электрические провода 2, а сверху покрывают нитью из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим до достижения расстояния максимально удаленных от оси точек наружной поверхности равного внутреннему радиусу насосно-компрессорной трубы. После отверждения эпоксидной смолы втулку устанавливают и закрепляют внутри насосно-компрессорной трубы. В процессе стеклования эпоксидной композиции происходит незначительная усадка, которая позволяет вставлять втулку с размещенными проводами в насосно-компрессорную трубу без существенных внешних усилий.

Пример

Был изготовлен опытный образец втулки.

В качестве базальтовых волокон использовался ровинг из базальтовых комплексных нитей марки НРБ - 1200-КВ-12 (наружная размотка, ТУ 5952-001-13307094-2008), обладающий следующими характеристиками:

- диаметр элементарного волокна - 13.2 мкм,

- линейная плотность, текс (г/км) - 1200,

- влажность (%) - не более 0.1,

- удельная разрывная нагрузка, (мН) не менее - 650,

- содержание веществ, удаляемых при прокаливании (%) - не менее 0.4.

В качестве связующего использовались эпоксидные олигомеры, а именно: полимерная матрица на основе связующего ЭДТ - 10П имеющая следующий состав:

100 частей смолы КДА (ТУ 2225-611-11131395-2005),

10 частей - триэтаноламинтитанат (ТУ 2225-019-55573556-2016),

2 части - продукт АДЭ-3 (ТУ 6-02-573-87).

В качестве проводников использовались медные проводники с прямоугольным сечением. Выбранное сечение позволяет минимально искажать наружный контур, делая его близким к окружности.

Испытания опытного образца показали, что электрические провода надежно прижимаются к внутренней поверхности насосно-компрессорной трубы. При этом они не мешают потоку отработанной буровой жидкости. Более того, поскольку внутренняя поверхность у вкладыша более гладкая - сопротивление потоку будет меньше, электродвигатель будет нести меньшую нагрузку, срок службы его возрастет. В устройстве используется дешевый композиционный материал - базальтопластик. Преимуществом предлагаемого решения является также исключение воздействия на электрические провода буровой жидкости. Кроме того, отсутствие кабеля в открытом сечении насосно-компрессорной трубы, открывает возможность доставки какого-либо груза специального назначения по каналу скважины к забою.

1. Устройство для монтажа электрических проводов в насосно-компрессорной трубе (НКТ), подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента, отличающееся тем, что оно выполнено в виде втулки цилиндрической формы из базальтового композита с внутренним диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра НКТ, при этом электрические провода через равные угловые интервалы вплетены вдоль втулки в композит при диаметре 0,9-0,92 внутреннего диаметра НКТ, а наружный диаметр втулки равен внутреннему диаметру НКТ с учетом усадки композита, обеспечивающей возможность установки втулки внутри НКТ, при этом провода имеют прямоугольное сечение, обеспечивающее минимальное искажение наружного контура втулки.

2. Способ изготовления устройства монтажа электрических проводов, подводящих электроэнергию к погружному электродвигателю бурового инструмента, отличающийся тем, что на оправку цилиндрической формы диаметром 0,8-0,82 внутреннего диаметра НКТ по всей длине наматывают поперек образующей нить из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до диаметра 0,9-0,92 внутреннего диаметра НКТ, далее вдоль трубы через равные угловые интервалы располагают электрические провода, а сверху покрывают нитью из базальтового волокна, пропитанного эпоксидным связующим, до получения втулки из базальтового композита с наружным диаметром, равным внутреннему диаметру НКТ, отверждают эпоксидную смолу, получают втулку с усадкой композита, устанавливают и закрепляют её внутри НКТ.