КАБЕЛЬНЫЙ РАЗЪЕМ ДЛЯ РАБОТЫ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ Российский патент 1995 года по МПК H01R13/52 

Изобретение относится к бурению глубоких разведочных и эксплуатационных скважин, в частности к проведению измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения.

Известен герметичный штепсельный разъем (1), позволяющий проводить операции соединения и разъединения кабельных линий в условиях электропроводящей среды. Герметичность внутренней полости разъема с контактирующими элементами обеспечивается с помощью резиновой диафрагмы, которая прокалывается контактирующими штырями, исключая попадание жидкости внутрь полости. Разъем позволяет надежно проводить многократные соединения и разъединения кабельной линии под уровнем воды.

Однако соединение и разъединение кабельных линий с помощью известного штепсельного разъема возможно только при непосредственном участии человека, контролирующего всю последовательность операций соединения-разъединения. В связи с этим применить такой разъем для соединения-разъединения геофизических приборов на забое скважины не представляется возможным.

Известен способ и устройство для осуществления с помощью специализированных приборов таких операций, как измерения в очень наклонных и горизонтальных скважинах (2). Известный способ состоит в следующем. В скважину на бурильных трубах опускают геофизический прибор, оканчивающийся в верхней части второй половиной кабельного разъема, являющейся гнездовой частью, укрепленной во внутренней полости бурильных труб. Далее на каротажном кабеле внутрь бурильных труб опускают первую половину кабельного разъема (штыревую часть) до соединения ее c гнездовой частью. Каротажный кабель через боковой переводник выводят в затрубное пространство и опускают геофизический прибор на трубах в интервал исследований, проводя регистрацию поступающей от прибора на поверхность информации. По окончании исследований каротажный кабель высвобождают из бокового переводника, дают ему натяжение, при котором штыревая часть кабельного разъема отсоединяется от гнездовой. Далее штыревую часть поднимают с каротажным кабелем на поверхность, затем поднимают из скважины бурильные трубы вместе с геофизическим прибором и гнездовой частью разъема. Применяемый при реализации данного способа кабельный разъем принят за прототип. Известный разъем содержит корпус, состоящий из двух частей (штыревой и гнездовой), в которых размещены контактные элементы. Контактные элементы выполнены в виде металлических штырей при механическом соединении, обеспечивающих электрический контакт. Гнездовая часть разъема, как указывалось выше, является частью корпуса геофизического прибора, спускаемого в скважину на бурильных трубах.

В процессе работы штыревую часть разъема опускают в скважину через бурильные трубы на каротажном кабеле. При стыковке обеих частей разъема электрические контакты соединяются, обеспечивая электрическое питание блоков геофизического прибора и прохождение от него информации по каротажному кабелю на поверхность.

Известный кабельный разъем позволяет оперативно соединять каротажный кабель с геофизическим прибором. Однако по причине недостаточной центрации спускаемой на каротажном кабеле штыревой части разъема происходит попадание бурового раствора во внутреннюю полость разъема. Это приводит к утечке электрического тока и к нарушению контакта соединяемых частей разъема.

Целью изобретения является повышение надежности кабельного разъема для работы в проводящей среде.

Поставленная цель достигается тем, что гнездовая часть корпуса выполнена составной в виде коаксиально установленных прилегающих друг к другу внешнего и внутреннего цилиндров, а контактные элементы выполнены в виде первого и второго магнитопроводов и первой, второй, третьей и четвертой обмоток. Первый и второй магнитопроводы выполнены в виде ступенчатых втулок и соосно установлены один под другим в теле штыревой части корпуса. Первая и вторая обмотки размещены на частях меньшего диаметра соответственно первого и второго магнитопроводов заподлицо с боковой поверхностью штыревой части корпуса. Третья и четвертая обмотки размещены в кольцевых пазах, выполненных на наружной боковой поверхности внутреннего цилиндра гнездовой части корпуса, разнесенных относительно друг друга вдоль продольной оси гнездовой части корпуса так, что в положении сочленения разъема указанные пазы с размещенными в них третьей и четвертой обмотками расположены напротив частей большего диаметра первого и второго магнитопроводов соответственно.

В предложенном техническом решении обмотки контактирующих элементов обеих частей герметично изолированы в корпусе. Это исключает соприкосновение обмоток с проводящей средой (буровым раствором) и соответственно исключает возникновение утечек тока. Кроме того, взаимодействие контактирующих элементов данного кабельного разъема основано на действии магнитной индукции (в отличие от механического контакта у прототипа). Это исключает нарушение контакта в процессе эксплуатации. Стыковка каротажного кабеля с геофизическим прибором посредством предлагаемого кабельного разъема осуществляется без специальных приспособлений (захватов, фиксаторов). Конструкция кабельного разъема проста и технологична в изготовлении. Изменяя линейные размеры магнитопроводов (длину, диаметр), можно использовать предлагаемый кабельный разъем при работе с геофизическими приборами с диаметром охранного кожуха 26-90 мм, что обеспечивает возможность применения данного кабельного разъема в геофизических приборах при исследовании сильно наклоненных и горизонтальных скважин.

На фиг.1 показан кабельный разъем для работы в проводящей среде в расстыкованном положении; на фиг.2 - то же, в состыкованном положении.

Кабельный разъем для работы в проводящей среде содержит цилиндрический корпус из немагнитного материала, состоящий из гнездовой 1 и штыревой 2 частей. В штыревой части 2 размещены коаксиально корпусу магнитопроводы 3 и 4, выполненные в виде ступенчатых втулок. На части меньшего диаметра магнитопроводов 3 и 4 размещены обмотки 5 и 6 соответственно. Корпус гнездовой части выполнен составным в виде коаксиально установленных прилегающих друг к другу внутреннего 7 и внешнего 8 полых цилиндров, причем внутренний цилиндр 7 выполнен с кольцевыми пазами 9 и 10 на наружной боковой поверхности. В пазы 9 и 10 уложены обмотки соответственно 11 и 12. Обмотки герметично закрыты внешним цилиндром 8. При этом пазы 9 и 10 разнесены относительно друг друга вдоль продольной оси корпуса таким образом, что при стыковке со штыревой частью 2 обмотки 11 и 12 находятся напротив частей большего диаметра магнитопроводов 3 и 4 соответственно. Гнездовая часть разъема 1 технологически изготовлена как приборный наконечник геофизического прибора. Обмотки 11 и 12 соединены с электрической схемой геофизического прибора. Обмотки 5 и 6 штыревой части 2 разъема с помощью проводов 14 соединены с жилами каротажного кабеля 13. Внутренний диаметр гнездовой части 1 имеет диаметр, близкий к диаметру штыревой части 2 разъема, для обеспечения при стыковке посадки последнего с минимальным зазором.

Работа с предлагаемым кабельным разъемом осуществляется следующим образом.

На бурильных трубах в скважину спускают геофизический прибор (не показан) с герметично установленной в верхней его части гнездовой частью 1 разъема. Последняя центрирована по оси бурильных труб. На каротажном кабеле 13 внутрь бурильных труб спускают штыревую часть 2 разъема таким образом, чтобы при погружении она вошла внутрь корпуса гнездовой части 1. При этом, как показано на фиг.2, магнитопроводы 3 и 4 остановятся против обмоток 11 и 12. По двум жилам каротажного кабеля 13 подается переменный электрический ток, который вокруг обмотки 5 индуцирует магнитное поле, передаваемое посредством магнитопровода 3 обмотке 11 гнездовой части 1 разъема. В обмотке 11 индуцируется электрический ток, который идет на питание электрической схемы геофизического прибора. В виде переменного электрического тока информация от геофизического прибора поступает на обмотку 12 и индуцирует магнитное поле, которое посредством магнитопровода 4 передается обмотке 6. В обмотке 6 индуцируется переменный электрический ток, несущий информацию от геофизического прибора по каротажному кабелю 13 на поверхность.

Предложенный кабельный разъем для работы в проводящей среде эффективен в эксплуатации, так как позволяет производить стыковку каротажного кабеля с геофизическим прибором в глубоких и горизонтальных скважинах без специальной оснастки (захватов, фиксаторов). Конструкция разъема и принцип осуществления электрических контактов между его частями обеспечивает высокую надежность в эксплуатации.

Сущность: гнездовая часть корпуса выполнена составной в виде коаксиальных внешнего и внутреннего цилиндров. Контактные элементы разъема выполнены в виде первого и второго магнитопроводов и первой, второй, третьей и четвертой обмоток. Первый и второй магнитопроводы с размещенными на них соответственно первой и второй обмотками установлены в штыревой части корпуса. Третья и четвертая обмотки размещены в полости гнездовой части корпуса разъема. Принцип взаимодействия контактных элементов разъема основан на действии электромагнитной индукции, вызванной переменным током, поступающим по каротажному кабелю к первой обмотке. 2 ил.

КАБЕЛЬНЫЙ РАЗЪЕМ ДЛЯ РАБОТЫ В ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДЕ, содержащий немагнитный цилиндрический корпус, состоящий из штырьевой и гнездовой частей с контактными элементами внутри них, отличающийся тем, что гнездовая часть корпуса выполнена составной в виде коаксиально установленных прилегающих друг к другу внешнего и внутреннего цилиндров, а контактные элементы выполнены в виде первого и второго магнитопроводов и первой, второй, третьей и четвертой обмоток, причем первый и второй магнитопроводы выполнены в виде ступенчатых втулок и соосно установлены один над другим в теле штырьевой части корпуса, первая и вторая обмотки размещены на частях меньшего диаметра соответственно первого и второго магнитопроводов заподлицо с боковой поверхностью штырьевой части корпуса, а третья и четвертая обмотки размещены в кольцевых пазах, выполненных на боковой поверхности внутреннего цилиндра гнездовой части корпуса, разнесенных друг относительно друга вдоль продольной оси гнездовой части корпуса так, что в положении сочленения разъема указанные пазы с размещенными в них третьей и четвертой обмотками расположены напротив частей большего диаметра первого и второго магнитопроводов соответственно.