RU2030042C1

RU2030042C1 - Cable connector for operation in conducting medium

Info

Publication number: RU2030042C1
Authority: RU
Inventors: В.А. Чесноков; В.А. Рапин; Д.А. Бернштейн; В.И. Евдокимов
Original assignee: Научно-производственная фирма "Геофизика"
Priority date: 1992-03-12
Filing date: 1992-03-12
Publication date: 1995-02-27

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: socket part of body is fabricated sectional in the form of coaxial outer and inner cylinders. Contact elements of connector are produced in the form of first and second magnetic circuits and first, second, third and fourth windings. First and second magnetic circuits with first and second winding correspondingly arranged on them are installed in pin part of body. Third and fourth windings are located in space of socket part of connector body. Principle of interaction of contact element of connector is based on action of electromagnetic induction caused by alternating current fed over logging cable to first winding. EFFECT: enhanced reliability and operational efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к бурению глубоких разведочных и эксплуатационных скважин, в частности к проведению измерений геофизических и технологических параметров в процессе бурения. The invention relates to the drilling of deep exploratory and production wells, in particular to the measurement of geophysical and technological parameters during drilling.

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. Known sealed plug connector (1), allowing the operation of connecting and disconnecting cable lines in an electrically conductive environment. The tightness of the internal cavity of the connector with the contacting elements is ensured by a rubber diaphragm, which is pierced by the contacting pins, eliminating the ingress of liquid into the cavity. The connector allows you to reliably make multiple connections and disconnections of the cable line below the water level.

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. However, the connection and disconnection of cable lines using a known plug connector is possible only with the direct participation of a person who controls the entire sequence of connection-disconnection operations. In this regard, it is not possible to use such a connector for connecting-disconnecting geophysical instruments at the bottom of the well.

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. A known method and device for performing operations using specialized instruments, such as measurements in very deviated and horizontal wells (2). A known method is as follows. A geophysical instrument is lowered into the borehole on the drill pipe, terminating in the upper part of the second half of the cable connector, which is the female part, reinforced in the inner cavity of the drill pipe. Next, on the wireline cable, the first half of the cable connector (pin part) is lowered into the drill pipes until it is connected to the socket part. The logging cable through the lateral sub is brought into the annulus and the geophysical instrument is lowered on the pipes into the research interval, registering the information coming from the instrument to the surface. At the end of the study, the wireline cable is released from the side sub, give it a tension at which the pin part of the cable connector is disconnected from the female. Next, the pin part is lifted to the surface with a logging cable, then the drill pipes are lifted from the well together with the geophysical instrument and the socket part of the connector. The cable connector used in the implementation of this method is adopted as a prototype. The known connector contains a housing consisting of two parts (pin and female), in which the contact elements are placed. Contact elements are made in the form of metal pins with mechanical connection, providing electrical contact. The socket part of the connector, as mentioned above, is part of the body of the geophysical instrument, lowered into the well on drill pipes.

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. In the process, the pin part of the connector is lowered into the well through the drill pipe on the wireline. When connecting both parts of the connector, the electrical contacts are connected, providing electrical power to the blocks of the geophysical instrument and the passage of information from it through the wireline cable to the surface.

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. The well-known cable connector allows you to quickly connect a logging cable with a geophysical instrument. However, due to insufficient centering of the pin part of the connector lowered on the logging cable, drilling fluid enters the internal cavity of the connector. This leads to a leakage of electric current and to disrupt the contact of the connected parts of the connector.

Целью изобретения является повышение надежности кабельного разъема для работы в проводящей среде. The aim of the invention is to increase the reliability of the cable connector for operation in a conductive environment.

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. This goal is achieved in that the socket part of the housing is made integral in the form of coaxially mounted adjacent to each other outer and inner cylinders, and the contact elements are made in the form of the first and second magnetic circuits and the first, second, third and fourth windings. The first and second magnetic circuits are made in the form of stepped bushings and are coaxially mounted one below the other in the body of the pin part of the housing. The first and second windings are placed on parts of a smaller diameter, respectively, of the first and second magnetic circuits flush with the side surface of the pin part of the housing. The third and fourth windings are placed in annular grooves made on the outer side surface of the inner cylinder of the female part of the housing, spaced relative to each other along the longitudinal axis of the female part of the body so that in the jointed position of the connector, these grooves are located opposite the parts of the third and fourth windings the larger diameter of the first and second magnetic cores, respectively.

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. In the proposed technical solution, the windings of the contacting elements of both parts are hermetically isolated in the housing. This eliminates the contact of the windings with a conductive medium (drilling fluid) and, accordingly, eliminates the occurrence of current leaks. In addition, the interaction of the contacting elements of this cable connector is based on the action of magnetic induction (in contrast to the mechanical contact of the prototype). This eliminates contact disruption during operation. The docking of the logging cable with the geophysical instrument through the proposed cable connector is carried out without special devices (grippers, clamps). The design of the cable connector is simple and technologically advanced. By changing the linear dimensions of the magnetic cores (length, diameter), we can use the proposed cable connector when working with geophysical instruments with a guard diameter of 26-90 mm, which makes it possible to use this cable connector in geophysical instruments when examining highly inclined and horizontal wells.

На фиг.1 показан кабельный разъем для работы в проводящей среде в расстыкованном положении; на фиг.2 - то же, в состыкованном положении. Figure 1 shows a cable connector for operation in a conductive medium in undocked position; figure 2 is the same in the docked position.

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. The cable connector for operation in a conductive medium comprises a cylindrical body of non-magnetic material, consisting of a female 1 and a pin 2 parts. In the pin part 2 are placed coaxial to the casing of the magnetic circuits 3 and 4, made in the form of stepped bushings. On the part of the smaller diameter of the magnetic circuits 3 and 4 placed windings 5 and 6, respectively. The housing of the female part is made integral in the form of coaxially mounted adjacent to each other inner 7 and outer 8 hollow cylinders, the inner cylinder 7 is made with annular grooves 9 and 10 on the outer side surface. In the grooves 9 and 10, the windings 11 and 12 are stacked, respectively. The windings are hermetically closed by the outer cylinder 8. In this case, the grooves 9 and 10 are spaced relative to each other along the longitudinal axis of the housing so that when mating with the pin part 2, the windings 11 and 12 are opposite the parts larger diameter magnetic circuits 3 and 4, respectively. The socket part of connector 1 is technologically manufactured as the instrument tip of a geophysical instrument. The windings 11 and 12 are connected to the electrical circuit of the geophysical instrument. The windings 5 and 6 of the pin part 2 of the connector are connected via wires 14 to the conductors of the wireline 13. The inner diameter of the socket part 1 has a diameter close to the diameter of the pin part 2 of the connector to ensure that the latter fits with minimal clearance when docking.

Работа с предлагаемым кабельным разъемом осуществляется следующим образом. Work with the proposed cable connector is as follows.

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. On drill pipes, a geophysical instrument (not shown) is lowered into the well with a female part 1 of the connector that is hermetically installed in its upper part. The latter is centered on the axis of the drill pipe. On the logging cable 13, the pin part 2 of the connector is lowered inside the drill pipe so that when immersed, it enters the housing of the socket part 1. Moreover, as shown in figure 2, the magnetic circuits 3 and 4 will stop against the windings 11 and 12. For two cores logging cable 13 is supplied with alternating electric current, which around the winding 5 induces a magnetic field transmitted through the magnetic circuit 3 to the winding 11 of the socket part 1 of the connector. In the winding 11, an electric current is induced, which is fed to the electrical circuit of the geophysical instrument. In the form of an alternating electric current, information from the geophysical instrument enters the winding 12 and induces a magnetic field, which is transmitted to the winding 6 by means of the magnetic circuit 4. In the winding 6, an alternating electric current is carried, carrying information from the geophysical instrument via a wireline 13 to the surface.

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. The proposed cable connector for working in a conductive medium is efficient in operation, as it allows the docking of a logging cable with a geophysical instrument in deep and horizontal wells without special equipment (grippers, clamps). The design of the connector and the principle of electrical contacts between its parts provides high reliability in operation.

Claims

CABLE CONNECTOR FOR WORK IN A CONDUCTIVE MEDIUM, comprising a non-magnetic cylindrical body, consisting of pin and socket parts with contact elements inside them, characterized in that the female part of the body is made integral in the form of coaxially mounted adjacent to each other external and internal cylinders, and contact elements made in the form of the first and second magnetic circuits and the first, second, third and fourth windings, the first and second magnetic circuits made in the form of step sleeves and coaxially mounted are inserted one above the other in the body of the pin part of the housing, the first and second windings are placed on the smaller diameter parts of the first and second magnetic cores respectively flush with the side surface of the pin part of the housing, and the third and fourth windings are placed in annular grooves made on the side surface of the inner cylinder of the nest part housings spaced relative to each other along the longitudinal axis of the socket part of the housing so that in the articulation position of the connector, these grooves are placed with the third and fourth windings are located opposite parts of a larger diameter of the first and second magnetic cores, respectively.