Способ изготовления электрического разделителя буровой колонны

 

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при изготовлении электрического разделителя буровой колонны, использующейся в качестве канала связи при передаче забойной информации. Способ включает намотку на резьбовое соединение полимерного композиционного материала, сворачивание переводников по резьбе через полимерный композиционный материал и намотку полимерного композиционного материала по наружной поверхности переводника. Намотку на резьбовое соединение осуществляют последовательно в два этапа, после первого этапа намотки проводят формование полимерного композиционного материала с одновременной полимеризацией, а после второго - формование пакета по поверхности резьбы путем его таблетирования. Затем пакет охлаждают, сворачивают переводники, приформовывают на внутреннюю поверхность переводников цилиндрический пакет препрега и производят полимеризацию связующего. На поверхность переводников перед намоткой могут наносить слой фенольно-каучукового покрытия. В полимерное связующее могут добавлять мелкодисперсный наполнитель, например "Аэросил". Слои препрега вырезают по косой к направлению основы армирующего материала. В пакет полимерного композиционного материала вводят дополнительные разделительные слои из герметичного стеклонаполненного материала, например фенольно-каучуковой клеевой пленки. Пакет препрега для внутренней оболочки разделителя собирают из отдельных слоев, ширина которых меньше, чем длина окружности внутреннего отверстия разделителя. Пакет слоев внутренней оболочки разделителя собирают на эластичной оправке, а формование проводят путем постепенного повышения давления в оправке при одновременном повышении температуры. На все поверхности разделителя наносят эрозионно-стойкое покрытие. Способ позволяет повысить надежность соединения переводника с изолятором и ресурс эксплуатации электрического разделителя. 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям скважин и может быть использовано при изготовлении электрического разделителя буровой колонны, использующейся в качестве канала связи при передаче забойной информации.

Известен способ изготовления электрического разделителя послойной намоткой слоев стеклопластика на один из переводников и последующим закреплением через электроизолирующий слой стеклопластика ответного переводника с использованием конструктивных способов фиксации разделителя от отворачивания (авт. свид. СССР 1016494, МКИ Е 21 В 47/12).

Разделители, изготовленные известным способом, имеют большую толщину электроизоляционного материала, что при значительных знакопеременных нагрузках в процессе работы приводит к появлению микротрещин в связующем, резкому увеличению влагопоглощения и снижению электрического сопротивления.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления электрического разделителя буровой колонны, содержащего нижний и верхний металлические переводники, собираемые в целое по резьбовому соединению через изоляционную прокладку из полимерного композиционного материала (Молчанов А. А. Измерение геофизических и технологических параметров в процессе бурения скважин. М., "Недра", 1983, с.55).

Недостатком известного способа является возможность разворачивания резьбового соединения, приводящего к разрушению изоляционного материала, и, как следствие, низкий ресурс разделителя при эксплуатации за счет влагонасыщения и снижения электрического сопротивления.

Целью изобретения является повышение надежности соединения переводника с изолятором и повышение ресурса его эксплуатации.

Указанная цель достигается тем, что при изготовлении электрического разделителя используют многослойный диэлектрический полимерный композиционный материал, состоящий из слоев фенольно-каучукового покрытия, нанесенного на металлические элементы разделителя, стеклопластикового разделительного слоя, содержащего мелкодисперсный наполнитель, снижающий пористость и влагопоглощение стеклопластика, а также защитные стеклопластиковые оболочки внутри и снаружи резьбового соединения с разделительными герметичными слоями стеклонаполненного фенол-каучука, причем внутреннюю оболочку приформовывают к внутренней поверхности разделителя с помощью эластичной раздуваемой оправки.

На чертеже показан электрический разделитель буровой колонны.

Электрический разделитель буровой колонны состоит из нижнего 1 и верхнего 2 металлических переводников, собираемых по резьбовому соединению 3. С наружной стороны зона резьбового соединения защищена стеклопластиковой оболочкой 4, с внутренней - стеклопластиковой оболочкой 5.

Способ изготовления электрического разделителя заключается в следующем.

Нижний 1 и верхний 2 переводники подвергают пескоструйной обработке, обезжиривают, после чего на них наносят слой фенольно-каучукового покрытия (клея ВК-32-200, ВК-3 и др.) и проводят его полимеризацию. Готовят препрег стеклопластика на основе связующего ЭДТ-69 (ЭДТ-10 или др.) без использования растворителя. В связующее перед пропиткой добавляют мелкодисперсный наполнитель, например микросферы "Аэросил", в количестве 2-5 об.%. Содержание связующего в препреге должно составлять не менее 35%. Для исключения образования гофр препрег раскраивают под углом 45^o к основе и наматывают на ниппель два-три слоя. С помощью контактного или автоклавного формования препрег обжимают по поверхности резьбы и полимеризуют связующее. Проводят механическую зачистку облоя на поверхности резьбы и ее подгонку по ответной детали.

Затем на поверхность резьбового соединения 3 переводника 2 наматывают еще два-три слоя препрега и таблетируют его (т.е. обжимают без повышения температуры). Перед сворачиванием с переводником 1 резьбовое соединение охлаждают до температуры -5 - 0^oС для фиксации препрега. Резьбовое соединение затягивают.

На следующем этапе формируют внутреннюю оболочку 5. На эластичной оправке, выполненной, например, из резины, собирают пакет слоев препрега. Ширина каждого слоя составляет от одного до полутора диаметров внутреннего отверстия разделителя. При сборке пакета слои располагают так, чтобы их стыки были смещены по окружности оправки относительно друг друга. После укладки каждых пяти-шести слоев и в конце сборки проводят таблетирование пакета. На наружную поверхность пакета укладывают герметизирующий слой стеклонаполненной фенольно-каучуковой пленки шириной 100-150 мм. Подготовленный пакет вместе с эластичной оправкой вставляют внутрь разделителя. Разделитель помещают в печь и постепенно нагревают до температуры полимеризации связующего, одновременно повышая давление внутри оправки до 0,2-0,5 МПа. При этом пакет слоев препрега размягчается и расширяется до достижения поверхности переводников разделителя. Проводят полимеризацию связующего в резьбовом соединении и во внутренней оболочке.

Затем на наружную поверхность 4 разделителя наматывают слои препрега и герметизирующий слой стеклонаполненной фенольно-каучуковой пленки и полимеризуют их. После полимеризации на наружную оболочку и на все поверхности разделителя может быть нанесен жертвенный слой стеклопластика типа ВСП-9 методом "сухой" или "мокрой" намотки и поверхностный декоративный или эрозионно-стойкий слой.

Использование многослойного полимерного композиционного материала, формируемого в три этапа, позволяет повысить надежность соединения переводника с изолятором. Фенольно-каучуковая пленка, входящая в состав полимерного композиционного материала, обеспечивает высокую адгезию стеклопластика к металлу. Мелкодисперсный наполнитель снижает пористость и влагопоглощение стеклопластика. Все это в целом повышает ресурс эксплуатации разделителя.

Описанный способ был опробован при изготовлении электрических разделителей диаметром 110, 150 и 172 мм, прошедших успешные испытания при бурении скважин глубиной до 5000 м.

Формула изобретения

1. Способ изготовления электрического разделителя буровой колонны, включающий намотку на резьбовое соединение полимерного композиционного материала, сворачивание переводников по резьбе через полимерный композиционный материал и намотку полимерного композиционного материала по наружной поверхности переводника, отличающийся тем, что намотку на резьбовое соединение осуществляют последовательно в два этапа, после первого этапа намотки проводят формование полимерного композиционного материала с одновременной полимеризацией, после второго - формование пакета по поверхности резьбы путем его таблетирования, затем пакет охлаждают, сворачивают переводники, приформовывают на внутреннюю поверхность переводников цилиндрический пакет препрега и производят полимеризацию связующего.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность переводников перед намоткой наносят слой фенольно-каучукового покрытия типа клеевой пленки ВК-32-200, ВК-3 и др.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в полимерное связующее добавляют мелкодисперсный наполнитель, например "Аэросил".

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слои препрега вырезают по косой к направлению основы армирующего материала.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в пакет полимерного композиционного материала вводят дополнительные разделительные слои из герметичного стеклонаполненного материала, например фенольно-каучуковой клеевой пленки.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пакет препрега, образующий внутреннюю оболочку разделителя, собирают из отдельных слоев, ширина которых меньше, чем длина окружности внутреннего отверстия разделителя.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пакет слоев внутренней оболочки разделителя собирают на эластичной оправке, а формование проводят путем постепенного повышения давления в оправке при одновременном повышении температуры.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на все поверхности разделителя наносят эрозионно-стойкое покрытие.

РИСУНКИ

Рисунок 1