SU1722728A1 - Способ соединени отрезков бронированных каротажных кабелей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам дл  геофизических исследований скважин, а именно к технологии сращивани  и ремонта бронированных каротажных кабелей. Цель изобретени  -увеличение разрывной прочности кабел  в месте соединени  и повышение производительности труда. Перед соединением проволоки каждого сло  обрезают , располага  стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости , перпендикул рной оси кабел . Это достигаетс  при изгибе кабел  и расположении стыкуемых проволок на внутренней стороне изгиба. После этого проволоки сваривают группами по 2-3 проволоки в каждой. Поверхность сварного соединени  со стороны токоведущей части кабел  и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе сварки с помощью формирующего приспособлени , которое располагают по цилиндрической токоведущей части и винтовой поверхности, соответствующей наклону и шагу их навива. Способ позвол ет повысить прочность сварных стыков на проволоке брони и разрывную прочность кабел  в сростке, исключить операции калибровки проволок брони наружного навива. 11 ил. (Л С

Description

Изобретение относитс  к средствам дл  геофизических исследований скважин, а именно к технологии сращивани  и ремонта бронированных каротажных кабелей.

. Известен способ сращивани  отрезков бронированных каротажных кабелей с применением стыковой электросварки, в котором с целью повышени  надежности сращивани  и устранени  раст гивающих сил, действующих на токопровод щие жилы , один из концов кабел  вращивают встречно повиву до образовани  перекрыти  концов встречных проволок, концы проволок сваривают, затем кабель вращают в обратном направлении до исчезновени  петель , образовавшихс  после сварки, укладывают проволоки верхнего повива с перекрытием концов, сваривают соответствующие концы и прот гивают сращенный участок через калибрующее устройство.

Однако, така  технологи  не в полной мере разрешала проблему получени  сростка с прочностью, близкой к прочности целого кабел . Она оказалась ниже на 20 - 25%,

Известен способ сращивани  отрезков бронированных каротажных кабелей, в котором с целью повышени  разрывной прочности кабел  в сростке, в промежутки между встречными концами проволок брони приваривают проволочную вставку, подобранную по прочности и профилированную по

XJ Ю Ю XI ГО 00

длине так, что разрывна  прочность ее в тонкой части не выше разрывной прочности проволок брони в местах сварки, а допустимое абсолютное удлинение проволок целой брони не менее, чем на величину упругого скольжени  сваренных стыков при предельных нагрузках на кабеле, причем вставки располагают вдоль кабел  так, что рассто ние между сменными вставками равно или больше удвоенной величины участков проволоки брони у мест сварки. Вваренные вставки в промежутки между встречными проволоками брони предохран ли от разрушени  сварные швы при больших нагрузках на кабеле, а после сн ти  нагрузки возвращали (силой упругости) встречные концы проволок брони в исходное положение.

Если вставки располагать вдоль кабел  достаточно далеко друг от друга, то в сечении против каждой вставки разрывна  прочность кабел  снижаетс  лишь на величину понижени  прочности вставки в сравнении с прочностью целой проволоки в повиве. Это не сказываетс  существенно на разрывной прочности кабел  в сростке.

Известен также способ сращивани  отрезков бронированных каротажных кабелей , заключающийс  в подготовке брони, последующем соединении токопровод щих жил и проволок-брони, укладке брони, при этом участки соединени  проволок брони верхнего и нижнего повивов разнос т по длине сращиваемого участка кабел .

По этому способу стыки соединени  проволок брони .разнос т между собой на рассто ние, определ емое по формуле Эйлера

T t

Lf

где Т - сила, действующа  на проволоку при раст жении кабел ;

t - сила, необходима  дл  удержани  сварного стыка в неподвижном состо нии;

а- угол захвата, рад, или число витков;

f - коэффициент трени ;

е - основание натурального логарифма

и производ т термический отпуск участков , проволок вблизи этих стыков, а затем упрочн ют сращенный участок кабел .

Если рассматривать удлинение кабел  в целом, что в каждом сечении брони в местах сварки стыков целые проволоки повивов при некоторой раст гивающей нагрузке на кабеле еще будут иметь запас по удлинению , в то врем  как сварной стык будет разрушен. Это произойдет вследствие того, что металл с более высоким пределом прочности обладает большим абсолютным удлинением , чем металл более прочный.

Это видно из общеизвестной формулы Al -fгдеА - абсолютное удлинение;

о - напр жение в металле;

- длина испытываемого участка; Е - модуль упругости. Поскольку по длине срощенного участка раст гивающую нагрузку считаем посто нной , то сварные стыки разрушаютс  при нагрузке значительно меньшей, чем предельна  разрывна  дл  целого кабел . Поэтому разноска сварных стыков по длине кабел  лишена смысла и не может повысить разрывную прочность сростка.

Термический отпуск участков проволок вблизи стыков, конечно также не дает повышени  прочности сростка, а лишь устран ет дефект стыковой сварки - хрупкость сварного стыка.

Цель изобретени -увеличение разрывной прочности кабел  в месте соединени  и повышени  производительности труда. Цель достигаетс  тем, что в способе соединени  отрезков бронированных каротажных кабелей, состо щих из токоведущей части и внутреннего и наружного проволочных слоев, при котором производ т подготовку слоев, соединение токоведущей части

и последовательное соединение проволок внутреннего и наружного слоев с помощью электродуговой сварки, проволоки каждого сло  обрезают, располага  стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости, перпендикул рной оси кабел , при изгибе кабел  и расположении стыкуемых проволок на внутренней стороне изгиба, их сваривают группами по 2 - 3 проволоки в каждой, при этом поверхность

сварного соединени  со стороны токоведущей части кабел  и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе сварки с помощью приспособлени  по цилиндрической токоведущей части и

винтовой поверхности, соответствующей наклону и шагу их навива.

На фиг.1 показано закрепление концов кабел  в зажимах; на фиг.2 - сращивание и

изол ци  токоведущих жил кабел ; на фиг.З - обрезка лишних концов проводов левой части внутреннего повива брони; на фиг.4 - обрезка лишних концов проводов правой части внутреннего повива брони; на фиг.5 шлифовка стыка под сварку; на фиг.6 - форма концов проводов; на фиг.7 - сварочное приспособление, в плане; на фиг.З-сварочное приспособление, разрез; на фиг.9 - расчет радиуса изгиба кабел ; на фиг. 10 размеры сварного стыка; на фиг. 11 --размещение стыков в сростке.

Сращивание бронированного кабел  выполн етс  в следующей последовательности . Предназначенные дл  сращивани  концы кабелей на рассто нии 350 - 400 мм закрепл ют в зажимах 1 и 2 приспособлени  (фиг. 1). Затем, освободив от брони токо- ведущую часть, соедин ют, электро- и гидроизолируют известным способом. На фиг.2 показано, что проволоки брони наружного повива 3,4 и внутреннего повива 5 и 6 собраны в объекты, а на открытой токоведущей части.7 осуществлено сращивание проводов и их электро- и гидроизол ции. Сросток токоведущей части кабел  желательно располагать как можно ближе к одной из стоек.

На некотором удалении от кра  гидро- изол ции 7 токоведущей части кабел  уста- навливают разрезную втулку 8, разматывают проволоки внутреннего повива из бухты 5 и зажимают по верху хомутом 9 (фиг.З). Подвод т к зажатым таким образом проволокам внутреннего повива шлифовальный (вулкан ито вы и) круг 10, врезают его и, враща  концы кабел  одновременно в стойках 1 и 2 вокруг оси АБ, отрезают ненужные концы проволок внутреннего повива слева. Переставив и закрепив разрезную втулку 8 и хомут, как показано на фиг.4, обрезают- абразивным инструментом 10 лишние концы проволок брони внутреннего повива справа - со стороны стойки 2, Причем эту операцию выполн ют так, чтобы торцы проволок слева и справа подходили один к другому без зазора.

После этого необходимо подготовить торцы проволок дл  сварки. Дл  этой цели концы брони внутреннего повива закрепл ют хомутами 11 и 12 (фиг.5) и абразивным инструментом 10 при вращении кабел  вокруг оси АБ оформл ют на стыке радиусную канавку 13. Эту шлифовку следует выполн ть так, чтобы на конце каждой проволоки повива оставалось притупление, равное примерно 1/4 диаметра проволоки (фиг.5). Таким образом, можно считать проволоки внутреннего повива подготовительными дл  ЭДС. Дл  этой работы предусмотрено сварочное приспособление, состо щее из неподвижной планки 14 и подвижной 15, выполненных из тугоплавкого материала (фиг.7 и 8). Планка 14 подкладываетс  под приподн тые, например, две проволоки повива и подвижной планкой 15 могут быть поджаты друг к другу. Однако, следует иметь ввиду, что встречные концы проволок брони в приподн том состо нии разойдутс , образуетс  между ними щель I, котора 

в последующих парах проверок будет все более и более увеличиватьс . Можно ожидать , что эта щель станет недопустимой дл  сварки, а также если даже заварить эту щель, то это вызовет отклонение (раздвижку ) концов проволок брони и нежелательную раст жку токоведущей части кабел . Чтобы этого не происходило, требуетс  изгибом кабел  приводить в соприкосновение свариваемые концы проволок, дела  это так, чтобы свариваемые концы располагались на внутренней стороне изгиба.

На фиг.9 изображена изогнута  брон  кабел . На участке одного шага повива проволоки брони при изгибе на угол (р сохран ет свою прежнюю длину И, на среднем диаметре. Длина 2 с внутренней стороны изогнутого кабел  будет короче прежней длины Н, чем на пр мом кабеле. При реальных размерах кабел  планки 14 сварочного приспособлени  (фиг.8) концы проволок в приподн том положении разойдутс  примерно на миллиметр. В изогнутом положении кабел  эти концы сомкнутс  (фиг.9,

точка 16). После сварки их на выпр мленном кабеле они займут свое первоначальное положение , не вызыва  при этом раздвигани  стыков на соседних проволоках этого повива брони.

Длина шага повива h на среднем радиусе (фиг.9) равна при изгибе на угол р

h (R+ f)pО)

Длина 2 на внутренней стороне изгиба 2 равна

2 R . р

Чтобы сомкнуть концы проволок в точке 16 надо,чтобы разность

I-I-L2 1 мм,(3)

реша  совместно эти уравнени , наход т

p i 0 238paA

Р-Ji. М

р 2 0.238 2

100 мм

Здесь данные И 60, d 84 прин ты дл  трехжильного кабел  с наружным диаметром 10,5 мм. Практически можно ожидать

радиус изгиба больше 100 мм, так как стык 16 располагаетс  ближе к центру изгиба, чем рассто ние R до поверхности повива брони. Сваренные указанным способом концы проволок повива показаны на фиг. 10.

Сварной шов двух пар смежных проволок брони представл ет собой кольцевой сектор , ограниченный радиусами г, R и углом J. В трехжильном кабеле с разрывным усилием 6 т проволоки брони в наружном повиве

имеют диаметр 1,3 мм, В этом случае на сварном участке сечение равно

FI - 2,6 х 1,3 3,38 мм2.

Сечение же двух проволок брони

F2°2

л 1,32

2,66 ммг.

Отношение площадей сечений FI и Fa равно

if fl - 3.38 - 1 qo К F2 2,66

Отношение К 1,32 показывает, что сварной шов на 32% прочнее шва, выполненного стыковой сваркой. Подобно тому, как укладывали, обрезали проволоки брони внутреннего повива как подготавливали шлифовкой стыки под сварку, выполн ютс  работы по подготовке брони наружного повива к сварке.

На фиг. 11 показано, что стыки токоведу- щей части 7 кабел , сростки 17 внутреннего повива, стыки проволоки брони внешнего повива разнесены по длине кабел  на рассто ние Е и F, чтобы избежать скоплени  сростков в одном месте и некоторого утол- .щени  кабел .

Хот  и предусматриваетс  (дл  этого имеетс  технологическа  возможность ) шлифовка поверхности сварки по радиусу R, а внутреннюю поверхность по радиусу г формировать св арочным приспособлением, утолщение небольшое в местах сварки все же может образоватьс .

Использование предлагаемого способа соединени  отрезков бронированных каротажных кабелей позвол ет повысить прочность сварных стыков на проволоке брони и, как следствие, повысить разрывную прочность кабел  в сростке; исключить трудоемкую операцию размотки и укладки длинных встречных концов проволок брони и ручную отрезку лишних концов; исключить операции калибровки проволок брони наружного повива - сгон сварочных петель на свободный конец кабел , применение дл  этих целей двух лебедок и дополнительного обслуживающего персонала.

По предлагаемому способу соединение отрезков бронированных каротажных кэбелей можно осуществить за 2 - 3 ч работы одного сварщика, вместо нескольких человеко-дней на один стык по известному способу .

Аппаратура дл  сращивани  конструктивно вписываетс  в габариты небольшого дорожного чемоданчика весом 15-20 кг.что позвол ет осуществл ть сращивание и ремонт бронированных кабелей в полевых услови х .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ соединени  отрезков бронированных каротажных кабелей, состо щих из

   токоведущей части и внутреннего и наруж- ного проволочных слоев, при котором производ т подготовку слоев, соединение токоведущей части и последовательное соединение проволок внутреннего и наружного

   слоев с помощью электродуговой сварки, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  разрывной прочности кабел  в месте соединени  и повышени  производительности труда, проволоки каждого сло 

   обрезают, располага  стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости, перпендикул рной оси кабел  при изгибе кабел  и расположении стыкуе- мых проволок на внутренней стороне йзгиба и сваривают группами по 2 - 3 проволоки в каждой, при этом поверхность сварного соединени  со стороны токоведущей части кабел  и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе сварки с помощью приспособлени  по цилиндрической токоведущей части и винтовой поверхности, соответствующей наклону и шагу их повива,

   А

   -л

   ФигЛ

   Щиг.8

   Щиг.9