Кабельный разъем для работы в проводящей среде Российский патент 2020 года по МПК H01R13/52 

Область техники

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в процессе эксплуатации наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин. Кабельный разъем для работы в проводящей среде входит в состав модульной аппаратуры кабельного спуска (МАКС) в основе которого лежит способ осуществления электрической связи в проводящей среде при помощи штыревой и гнездовой частей с узлом фиксации

Уровень техники

Известен кабельный разъем по патенту US №4570709 (МПК H01R 13/52, опубл. 1986 г.) содержащий 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 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.

Недостатком данного разъема является возможность попадания бурового раствора во внутреннюю полость кабельного разъема.

Известен герметичный электрический соединитель по а.с. №792383 (МПК H01R 13/52, опубл. 30.12.80), содержащий вилку со штыревыми контактами, размещенными в изоляторе, и^ центрирующей втулкой, телескопически охватывающей розетку, с гнездами, внутренняя полость которой заполнена изоляционной жидкостью и закрыта со стороны сочленения эластичной диафрагмой, узел взаимной фиксации вилки и розетки, элементы угловой ориентации в виде продольного паза и расположенного в нем пальца, выполненных в центрирующей втулке и в одной из деталей соединителя, и токоподвод, который снабжен цилиндрической деталью, имеющей вес, обеспечивающий прокол диафрагмы штырями, на одном конце которой закреплена розетка, последняя соединена с токопроводом, на части длины размещенном в цилиндрической детали, узел взаимной фиксации выполнен в виде неподвижно установленной на свободном участке токоподвода со стороны, противоположной розетке, втулки, на которой шарнирно закреплена пара одноплечих рычагов, шарнирно связанных с двуплечими рычагами, одни концы которых соединены между собой пружиной, а другие взаимодействуют с кольцевым выступом, выполненным на внутренней поверхности центрирующей втулки, при этом паз имеет заходную часть и образован на цилиндрической детали, а палец - в центрирующей втулке, причем изоляционная жидкость имеет плотность меньшую, чем плотность промывочной жидкости, а изолятор вилки выполнен из гидрофобного материала.

Недостатком данного решения является возможность попадания бурового раствора во внутреннюю полость разъема, что приводит к нарушению контакта соединяемых частей разъема.

Известен наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому кабельный разъем для работы в проводящей среде (патент №2282289, МПК H01R 13/52, опубл. 20.08.2006).

Кабельный разъем для работы в проводящей среде состоит из штыревой и гнездовой частей с узлом фиксации. Узел фиксации расположен в штыревой части разъема и включает подпружиненную втулку, внутренний диаметр которой больше наружного диаметра корпуса гнездовой части, и фиксирующие элементы, стянутые упругим кольцом и закрепленные в обойме, которая поджимается пружиной к внутреннему уступу корпуса штыревой части. Штыревая часть дополнительно содержит поворотную заслонку и связанный с ней рычаг, насаженный на ось.

Недостатком решения- прототипа является сложность конструкции, отсутствие промывки штыревого контакта, что приводит к нарушению контакта соединяемых частей разъема, переменное усилие разъединения разъемных частей.

Сущность изобретения

Предлагаемым изобретением решается задача надежной фиксации кабельного разъема, надежного разъединения штыревой и гнездовой частей при заданном усилии, свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков указанных в 1-м пункте формулы изобретения общих с прототипом, таких как кабельный разъем для работы в проводящей среде, состоящий из штыревой гнездовой частей с узлом фиксации, и отличительных существенных признаков, таких как элементы узла фиксации расположены как в гнездовой, так и в штыревой частях разъема, причем штыревая часть включает фиксаторы-крючки, которые обхватывают гнездовую часть по внешнему диаметру и направляющие элементы для центрирования гнездовой части с контактным штырем, а на гнездовой части в углубление установлено срезное кольцо, контактная поверхность которого выполнена под углом, обеспечивающим надежный срез при разъединении разъема, при этом, контактные кромки фиксирующих крючков и срезного кольца имеют взаимный угол для обеспечения надежного среза при разъединении разъема.

Согласно п. 2 формулы изобретения усилие разъединения штыревой и гнездовой частей обеспечивают подбором толщины срезного кольца.

Выше перечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат - конструкция обеспечивает надежную фиксацию кабельного разъема, надежное разъединение штыревой и гнездовой частей при заданном усилии, прикладываемом к кабелю при работе в буровом растворе и на значительном удалении от места приложения усилий.

Предлагаемая конструкция иллюстрируется чертежами, где

на фиг. 1 показана гнездовая часть кабельного разъема,

на фиг. 2 показана штырьевая часть,

на фиг. 3 кабельный разъем в соединении.

Сведения, подтверждающие осуществимость изобретения Кабельный разъем для работы в проводящей среде (Фиг. 1, 2, 3) состоит из штыревой 1 гнездовой 2 частей с узлом фиксации 3. Элементы узла фиксации 3 расположены как в гнездовой 2, так и в штырьевой 1 частях разъема. Штырьевая часть (Фиг. 2) включает фиксаторы-крючки 4, которые обхватывают гнездовую часть по внешнему диаметру 5 и направляющие элементы 6,7 для центрирования гнездовой части с контактным штырем 8,

В корпусе гнездовой части 2 (фиг. 1) устанавливается специальное срезное кольцо 9. Выступающая часть кольца рассчитана на определенное усилие среза, необходимое для разъединения штырьевой и гнездовой частей разъема. Кольцо устанавливается в специальном углублении в корпусе для предотвращения повреждения при спуске внутри бурильной колонны.

В корпусе штырьевой части 1 (фиг. 2) имеются направляющие элементы 6, 7 для центрирования гнездовой части с контактным штырем 8. Контактные кромки фиксирующих крючков 4 и срезного кольца 9 имеют взаимный угол для обеспечения надежного среза при разъединении разъема.

При вхождении гнездовой части в штырьевую фиксаторы-крючки 4 охватывают срезное кольцо 9 (фиг. 3). Для разъединения разъема прикладывается усилие на кабеле, при этом происходит срез кромки кольца 9.

Использование кабельного разъема для работы в проводящей среде в составе модульной аппаратуры кабельной связи (МАКС) позволяет решать геологические задачи при проведении геофизический работ в скважинах со сложным профилем, сложными геологическими и техническими условиями, в том числе в сильнонаклоненных и горизонтальных скважинах. Приборы доставляется на забой на конце колонны. Геофизический прибор соединяется с колонной труб через штыревую часть кабельного разъема. После сборки в вертикальном стволе скважины внутрь колонны опускают каротажный кабель, снабженный на конце гнездовой частью кабельного разъема, до соединения со штыревой частью, при этом устанавливается электрический контакт с прибором и фиксация данного контакта. Соединение может происходить в буровом или ином растворе, заполняющем скважину.

Работа с предлагаемым кабельным разъемом осуществляется следующим образом.

Приборы монтируются на устье скважины и подсоединяются к штырьевой части 1. Далее, путем наращивания бурильной колонны приборы опускаются на заданную глубину. Геофизический кабель, предварительно пропущенный через специальный узел, вместе с гнездовой частью 2 помещается внутри бурильной колонны. Далее производится спуск гнездовой части 1 для получения электрического соединения с приборами. После проведения каротажа для разъединения кабельного разъема необходимо к кабелю приложить усилие, необходимое для среза кольца 9.

Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в процессе эксплуатации наклонно-направленных и горизонтальных нефтегазовых скважин. Кабельный разъем для работы в проводящей среде входит в состав модульной аппаратуры кабельного спуска (МАКС) в основе которого лежит способ осуществления электрической связи в проводящей среде при помощи штыревой и гнездовой частей с узлом фиксации. Гнездовая часть закрепляется на геофизическом кабеле и спускается до штырьевой части, расположенной между геофизическими приборами и колонной бурильных труб. Узел фиксации расположен в штырьевой и гнездовой частях разъема. В корпусе штырьевой части установлены фиксаторы-крючки и направляющие элементы 6, 7 для центрирования гнездовой части с контактным штырем 8. В гнездовой части на наружной поверхности устанавливается срезное кольцо, размеры которого рассчитаны на определенное усилие среза при разъединении, усилие разъединения штыревой и гнездовой частей обеспечивают подбором толщины 12 срезного кольца 9. Обеспечивается надежная фиксация кабельного разъема, надежное разъединение штыревой и гнездовой частей при заданном усилии, прикладываемом к кабелю при работе в буровом растворе и на значительном удалении от места приложения усилий. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Кабельный разъем для работы в проводящей среде, состоящий из штыревой 1, гнездовой 2 частей с узлом фиксации 3, отличающийся тем, что элементы узла фиксации 3 расположены как в гнездовой 2, так и в штырьевой 1 частях разъема, причем штырьевая часть включает фиксаторы-крючки 4, которые обхватывают гнездовую часть по внешнему диаметру 5, и направляющие элементы 6, 7 для центрирования гнездовой части с контактным штырем 8, а на гнездовой части в углублении установлено срезное кольцо 9, контактная поверхность 10 которого выполнена под углом, обеспечивающим надежный срез при разъединении разъема, при этом контактные кромки 11 фиксирующих крючков 4 и срезного кольца 9 имеют взаимный угол для обеспечения надежного среза при разъединении разъема.

2. Разъем по п. 1, отличающийся тем, что усилие разъединения штыревой и гнездовой частей обеспечивают подбором толщины 12 срезного кольца 9.