Способ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей

 

E. H. Лучинович и И.М. Литвинов

Г ь

Всесоюзный научно-исследовательский: и оектйб-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведоч йых citttttttcitt (72) Авторы изобретеиия (7!) Заявитель (54) СПОСОБ СРАЩИВАНИЯ ОЧ РЕЗКОВ.

БРОНИРОВАННЫХ КАРОТАЖНЫ Х

КАБЕЛЕЙ

Изобретение относится к средствам для геофизических исследований скважин, а именно к т ехнологии сращивания и ремонте бронированных каротажных кабелей.

Известен способ сращивания брониро5 ванных кабелей, в котором r. целью повышения разрывной прочности свариваемых стыков отрезков кабелей в промежутки между встречными концами BpoBOJIOK 6po- >о ни приваривают проволочную вставку, подобранную по прочности и профилированную таким образсм, что разрывная прочность ее в тонкой части не выше разрывной прочности проволок брони в местах сварки, а допустимое абсолютное удлинение вставки превышает абсолютное удлинение провьлок целой брони не менее, чем на величину упругого скольжения сваренных стыков йри предельных нагрузках на ка- to бале, причем вставки располагают так, что расстояние между сменными вставками равно или больше удвоенной величины участков проволоки брони у мест сварки.

При этом прочность сращенного участка составляет 70 - 75% от прочности целого кабеля (1$.

Наиболее бл уким rto технической сущности к предлагаемому является сяособ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей, заключающийся в подготовке брони, последующем соединении токопроводящих жил и проволок брони, укладке брони, при этом участки соединения проволок брони верхнего и нижнего повивов разносят tto длине сращиваемого участке кабеля. По этому способу праволоки наружного повива брони последовв тельно по одной обрезают так, чтобы каждая последуюцшя проволока была коро че предыдушвй на 200 мм. Проволоки внутреннего слоя брони обрезают так, чтобы каждая последующая проволока была короче предыдущей на 100 мм. Среднив проволоки обрезают так, чтобы место их стыка не попало на изоляцию жилы на сростке. Жилы соединяют и изолируют.

Соединяя броню, вначале укладывают про

94011 8 4 волоки внутреннего повива, плотно одна к другой„начиная укладку более коротких проволок, затем более длинных. Этот способ позволяет получить соединение кабелей без заметного утолщения (2). 5

Однако это соединение обладает проч ностью 70 - 75% от прочности целого кабеля и малой долговечностью, т. е. сращенный участок расплетается.

При работе требуется большая прочность сростка ддя того, чтобы сращенный кабель выдержал нагрузки при спускоподъемных операциях в глубоких и сверх глубоких скважинах.

Цель изобретения — повышение разрыи 1> ной прочности кабеля.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе сращения от резков бронированных каротажных кабелей, заключающемся в подготовке брони, 20 последующем соединении токопроводя-щих жил и укладке проволок брони, при этом участки соединения проволок брони верхнего и нижнего повивов разносят по длине сращиваемого участка, стыки 25 соединения проволок брони разносят между собой на расстоянии не менее 4 - 5 шагов повива проволок, определяемое по формуле Эйлера

Т= е 30 где Т - сила, действующая на проволоку при растяжении кабеля, - сила, необходимая для удержания сварного стыка проволоки в неподвижном состоянии, с;(. -- угол охвата, рад, - коэффициент трения (для смочен- . ных проводок равен 0,1), P - основание натурального логариф40

1 проводя г термический отпуск участков ггроволок вблизи этих стыков, а затем упрочняют сращенный участок кабеля путем многократной протяжки его под натяжением через подторможенный ролик.

На фиг. 1 представлена схема разнос» ки сращиваемых жил и брони, а также расположение участков сращивания токо -; проводящих жил 0,, нижнего повива брони (2 и верхнего йовива брони P>(6 расстояние,. на которое разносят участки сращивания по всему участку соединения отрезков бронированного каротажного кабеля), на фиг. 2 - схема участка сращивания одного из повивов брони кабеля с Ы указанием расположения участка, на котором производят термический отпуск, где 0» срапаваемый участок повивов брони, (- расстояниц на которое разносят стыки свариваемых проволок, равное 4 - 5 шагам повива Hp090$IGK отпускаемый участок, 2. - расстояние от стыка до отпускаемого участка.

Схема участка сравнивания содержит стыки 1 и 2 первой и второй проволок.

Способ осуществляется следующим оьразом. !

На проволоку, навитую плотными рядами, действует сила трения, необходимая для удержания проволоки в навитом состоянии, которая рассчитывается формулой

Эйлера.

При всех ат-их известных величинах угол охвата находится в пределах 14401800, что соответствует 4 - 5 шагам повива проволоки, следовательно величина

Д определяется формулой Эйлера, на эту величину и разносятся стыки 1 и 2 проволок (фиг. 2).

B этом случае сила трения 6 превышает разрывную силу Т, и срашенный стык стык не сдвигается и прижимается навивкой брони.

Но при сращении проволок появляется неточность их подгонки по длине (0,20,3 мм), т. е. получаются после сростки проволоки разной длинч. Для того, чтобы все проволоки испытывали одинаковую .нагрузку, участки проволок 4 после стыка "отпускают, т. е. подвергают нагреву.

Эта операция (термический отпуск) позволяет снять напряжение на стыках 1 и 2.

При возникновении натяжения на кабель все проволоки стабилизируются и нагрузка на стыках всех проволок становится одинаковой, что еще больше повышает надежность сращенного участка кабеля. Величину (расстояние от стыков 1 и 2 проволок) выбирают ьи нима льной для того, чтобы отпускаемые участки 4 находились вблизи стыков 1 и 2 и обеспечивали снятие нагрузок на этих стыках (фиг. 2). Термический отпуск можно прс водить любыми известными средствами и методами: электрическими контактами, открытым пламенем и т. д.

После сращивания отрезков кабеля и термического отпуска проволок брони производят закалку срашенного участка кабеля.

Операция упрочнения (закалки) проволок участка сращивания выполняется следующим образом.

Сращениый кабель многократно под натяжением протягивается через подторможенный стальной ролик, При прохождении

5 9401 кабеля через подторможенный ролик кзэа разности скоростей кабеля и ролика происхадит проскальзывание. На участках скольжения поверхность контакта кабеля и ролика нагревается трением, а при вы 5 ходе из контакта эти участки кабеля быстро охлаждаются, таким образом, происходит упрочнение отпущенных проволок, т. е. их закалка.

Операцию закалки можно осуществить протягивая однократно кабель сразу ч реэ несколько подторможенных роликов.

Рассмотрим, как выбирается длина участка термического отпуска

Длина участка В термического отпуо- 1> ка выбирается исходя из условия: если одна из сваренных проволок получилась короче соседней на величину hE то участок отпуска должен удлиниться на эту величину. Длина отпускаемого учась М ка должна быть такой, что, .если на кабель действует нагрузка, то удлинение, возникающее на отпущенном участке проволоки при растяжении, не должно выходить эа пределы допустимого упруго- го относительного удлинения отпущенной проволоки (закон Гука).

РЬ е

Откуда ф) =

EF Р

Ф

30 где Ь| - относительное удлинение, p - сила, действующая на проволоку, - длина отпущенного участка проволоки (фиг. 2), E - модуль упругости, F — плошадь сечения проволоки.

Пример. Экспериментально оцредэлено, что разность в длине сращенных проволок обычно бывает 0,2 — 0,3 мм, а величина зоны упругости отпущенной проволоки уменьшается примерно в 2 раза.

Рассчитаем длину участка отпуска для проволоки диаметром 1,3 мм, Допустимая нагрузка на пррволоку 240 кгс, для расчета она должна быть в 2 раза меньше, следовательно, принимаем нагрузку F-120 кгс.

EFor г Ф1 о,os> ЮО1 р го

Практически способ осуществляется гораздо проще. Сращиваемая аппаратура, в частности АСК-1, настраивается таким образом, что контактъ сварочных писто летов разносятся на определенную величину ну 3 и прикладываются к участкам сваривяемых проволок, затем пропускает ся ток и контакты убираются, Все это происходит очень быстро. После тергичео18 кого отпуска проволоки брони укладываю ся и сращенный кабель пропускают несколько раз через подторможенный ролик с одной лебедки на другую (с целью эакалкИ) °

Использование предлагаемого способа сращивания бронированных каротажных кабелей обеспечивает увеличение разрывнойй прочности сращенного участка кабеля до 90 «, 95Ъ .От прочности целого кабеля, что важно при сращивании каротажных кабелей с целью получения кабеля большой строительной длины для использования его в сверхглубоких скважинах, где нагрузки на кабель резко возрастают. Способ реалн эуется просто, не требует использования дополнительных материалов и выполняе ся известными и доступными устройствами, выпускаемыми . серийно.

Формула из обретения

Способ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей, заключающийся в подготовке брони, последующем соедине нии токопроводящих жил и проволок брони, укладке брони, при этом участки соедине ния проволок брони верхнего и нижнего . повивов разносят по длине сращиваемого участка кабеля, отличающийся тем, что, с целью повышения разрывной прочности кабеля, стыки соединения прова лок брони разносят между собой на рас стояние, определяемое по формуле Эйлера л

T=te где Т - сила, действующая на проволоку при растяжении кабеля, ф - сила, необходимая для удержания сварного стыка проволоки s нэ ПОДВИЖНОМ СОСТОЯНИИ, угОл захвата (рад) или число витков витков, коэффициент трения

8 — основание натурального логарифма, и производят термический отпуск участков проволок вблизи этих стыков, а затем упрочняют сращвННый участок кабеля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Авторское свидетельство СССР

Ж 525040, кл. 601 Ч 13/00, 2. Горбенко Л.А. Каротажныэ каоели и их эксплуатация. М., Недра, 1978, с. 142 143 (прототип).

9401) 8

Составитель Е. Городничев

Редакт ор H. Чубелко Техред К. Мьщьо Корректор Ю. Макаренко

Заказ 4662/68 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам кэобретений и открытий

11 3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4