Электрический разделитель колонны бурильных труб

Область применения: Предложение относится к области геофизических исследований скважин в процессе бурения и может быть использовано для электрического разделения колонны бурильных труб, использующейся в качестве электромагнитного канала связи при передаче забойной информации.

Решаемая задача: Расширение эксплуатационных возможностей и повышение надежности конструкции.

Сущность изобретения: В электрическом разделителе бурильной колонны, содержащем верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы; верхний и нижний металлические переводники выполнены с осевыми пазами и сквозными прорезями на встречных концах, сопрягаемыми при соединении с помощью вкладышей из электроизоляционного материала, которые могут быть выполненными из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.

Предложение относится к области геофизических исследований 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 буровой колонны, содержащий верхний и нижний металлические переводники, соединенные между собой силовым разъемом без возможности взаимного вращения и электрически изолированные друг от друга 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 установлено проставочное кольцо и упорная втулка для взаимодействия с верхним переводником (Авт. свид. №1211409, Е21В 47/00, Бюл.6, 1998 г.).

Нижний переводник на уступе (вкладышей, установленных в его проточке), охваченном прокладкой, удерживается от перемещений в осевом направлении с помощью поджатия между торцами верхнего переводника и муфты. Благодаря этому колонна имеет возможность беспрепятственно передавать осевое усилие в обоих направлениях.

Недостатком известного разделителя является то, что значительные знакопеременные осевые нагрузки, связанные с вибрациями, возникающими в процессе работы бурильной колонны, воспринимаются ограниченной торцевой 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 скважин с прокачиванием бурового

раствора. Кроме того, разделитель из-за множества деталей сложен в изготовлении и эксплуатации.

Известен электрический разделитель бурильной колонны, включающий верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы и узел стопорения резьбового соединения, который выполнен в виде радиальных выступов, расположенных на наружной поверхности переводников, взаимодействующих с наружным изоляционным слоем, причем последний выполнен в виде продольных и поперечных слоев высокопрочного полимерного композиционного материала. Радиальные выступы выполнены или в виде вершин многоугольника, или в виде штифтов, или в виде шпонок, а переводники имеют пазы для их размещения (Авт. свид. СССР №997704, Е21В /02, Бюл.№5, 1983 г.).

В конструкции крутящий момент, передаваемый на бурильную колонну, воспринимается полимерными композиционными материалами, прочностные характеристики которых в скважинных баротермических условиях ниже, чем у металла, используемого для изготовления бурильного инструмента. Для упрочнения конструкции узел стопорения резьбового соединения выполнен в виде радиальных выступов, взаимодействующих с наружным изоляционным слоем. При возникновении разворачивающего момента выступы, закрепленные в пазах переводников, испытывают дополнительные нагрузки от крутящего момента. Но, следует заметить, что усилие, направленное на срез выступов в конструкции, приходится на ограниченную поверхность выступов, так как площадь среза расположена в перпендикулярном направлении к диаметру переводников. Для того чтобы увеличить площадь среза, нужно увеличить радиальную толщину выступов, что приведет к увеличению внешнего диаметра переводников, и не приемлемо для труб малого диаметра, тем самым ограничиваются эксплуатационные возможности разделителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является расширение эксплуатационных возможностей и повышение надежности конструкции.

Указанная задача решается тем, что в электрическом разделителе бурильной колонны, содержащем верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы; верхний и нижний металлические переводники выполнены с осевыми пазами и сквозными прорезями на встречных концах, сопрягаемыми при соединении с помощью вкладышей из электроизоляционного материала, которые могут быть выполненными из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.

На фиг.1 показан электрический разделитель в сборе, на фиг.2 - разрез А-А, на фиг.3 - показаны верхний и нижний переводники с пазами и прорезями.

Электрический разделитель включает верхний переводник 1, нижний переводник - 2, соединенные между собой резьбой - 3 и изолированы прокладкой. Верхний переводник 1 имеет осевые пазы - 4, а нижний - 2 имеет осевые сквозные прорези - 5. Наружный - 6 и внутренний - 7 изоляционные слои электрически изолируют переводники. На концах резьбы установлены изоляционные прокладки - 8, в осевые пазы 4 и сквозные прорези 5 при сборке вставляются изоляционные вкладыши - 9, которые могут быть выполнены из текстолита или из металла, армированного изоляционным материалом.

Электрический разделитель перед работой собирают следующим образом.

При свинчивании верхнего 1 и нижнего 2 переводников по резьбе 3, имеющей изоляционную прокладку, совмещают осевые пазы 4 верхнего переводника и сквозные осевые прорези 5 нижнего переводника и в полученные отверстия помещают вкладыши из изоляционного материала 9,

устанавливают прокладки 8 и наносят наружный изоляционный слой 6 любым известным способом (например, полимеризация композиционного материала). Затем вклеивают и закрепляют внутренний изоляционный слой 7.

При работе электрического разделителя возникающий крутящий момент, сопровождаемый осевыми нагрузками растяжения или сжатия, будет восприниматься вкладышами, расположенными по оси прибора, которые значительно увеличивают в осевом направлении кольцевую площадь приложения момента, что способствует разгрузке резьбового соединения и увеличению его надежности. Кольцевая площадь приложения момента зависит от длины осевых пазов и сквозных прорезей, и чем длиннее вкладыши, тем больший момент они смогут выдержать. При этом диаметр разделителя не увеличивается и его можно применять в трубах малого диаметра.

Таким образом, в заявляемой конструкции площадь среза вкладышей расположена вдоль оси прибора, а не перпендикулярно к диаметру (радиальные выступы) как в прототипе, что позволяет значительно увеличить площадь приложения момента без увеличения внешнего диаметра разделителя.

1. Электрический разделитель бурильной колонны, включающий верхний и нижний металлические переводники, соединенные резьбой и электрически изолированные внутренним и наружным изоляционными слоями, изоляционную прокладку, размещенную между профилями резьбы, отличающийся тем, что верхний и нижний металлические переводники выполнены с осевыми пазами и сквозными прорезями на встречных концах, сопрягаемыми при соединении с помощью вкладышей из электроизоляционного материала.

2. Электрический разделитель бурильной колонны по п.1, отличающийся тем, что вкладыши выполнены из текстолита.

3. Электрический разделитель бурильной колонны по п.1, отличающийся тем, что вкладыши выполнены из металла, армированные изоляционным материалом.