Способ соединения отрезков бронированных каротажных кабелей

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХЕСПУБЛИК 1722728 51)5 В 23 К И ИЕ ИЗОБРЕТ8 ИДЕТЕЛ ЬСТВУ К А 8 Т 0 ОВ БЕГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических исследований геологоразведочных скважин(56) Авторское свидетельство СССР М 486297, кл. 6 01 Ч 13/00, 1973.Авторское свидетельство СССР М 940118, кл, 0 01 Ч 13100, 1980.(54) СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ОТРЕЗК БРОНИРОВАННЫХ КАРОТАЖНЫХ КА ЛЕЙ(57) Изобретение относится к средствам для геофизических исследований скважин, а именно к технологии сращивания и ремонта бронированных каротажных кабелей, Цель. изобретения - увеличение разрывной прочности кабеля в месте соединения и повышеИзобретение относится к средствам для геофизических исследований скважин, а именно к технологии сращивания.и ремонта бронированных каротажных кабелей.. Известен способ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей с применением стыковой электросварки, в котором с целью повышения надежности сращивания и устранения растягивающих сил, действующих на токопроводящие жи- лы, один из концов кабеля вращивают встречно повиву до образования перекрытия концов встречных проволок, концы проволок сваривают, затем кабель вращают в обратном направлении до исчезновения петель, образовавшихся после сварки, уклание производительности труда. Перед соединением проволоки каждого слоя обрезают, располагая стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости, перпендикулярной оси кабеля, Это достигается при изгибе кабеля и расположении стыкуемых проволок на внутренней стороне изгиба. После этого проволоки сваривают группами по 2 - 3 проволоки в каждой, Поверхность сварного соединения со стороны токоведущей части кабеля и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе сварки с помощью формирующего приспособления, которое располагают по цилиндрической токоведущей части и винтовой поверхности, соответствующей наклону и шагу их навива. Способ позволяет повысить прочность сварных стыков на проволоке брони и разрывную прочность кабеля в сростке, исключить операции калибровки проволок бронинаружного навива, 11 ил,дывают проволоки верхнего повива с перекрытием концов, сваривают соответствующие концы и протягивают сращенный участок через калибрующее устройство,Однако, такая технология не в полной мере разрешала проблему получения сростка с прочностью, близкой к прочности целого кабеля, Она оказалась ниже на 20 - 250,Известен способ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей, в котором с целью повышения разрывной прочности кабеля в сростке, в промежутки между встречными концами проволок брони приваривают проволочную вставку, подобранную по прочности и профилированную подлине так, что разрывная 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 скольжения сваренных стыков при предельных нагрузках на кабеле, причем вставки располагают вдоль кабеля так, что расстояние между сменными вставками равно или больше удвоенной величины участков проволоки брони у мест сварки. Вваренные вставки в промежутки между встречными проволоками брони предохраняли от разрушения сварные швы при больших нагрузках на кабеле, а после снятия нагрузки возвращали (силой упругости) встречные концы проволок боони в исходное положение.Если вставки располагать вдоль кабеля достаточно далеко друг от друга, то в сечении против каждой вставки разрывная прочность кабеля снижается лишь на величину понижения прочности вставки в сравнении с прочностью целой проволоки в повиве, Это не сказывается существенно на разрывной прочности кабеля в сростке,Известен также способ сращивания отрезков бронированных каротажных кабелей, заключающийся в подготовке брони, последующем саед:1 нении токопроводящих жил и проволок брони, укладке брони, при этом участки соединения проволок брони верхнего и нижнего повивов разносят по длине сращиваемого участка кабеля,По этому способу сть 1 ки соединения проволок брони. разносят между собой на расстояние, определяемое по формуле Эйлера Т 1 1где Т - сила, действующая на проволокупри растяжении кабеля;1 - сила, необходимая для удержаниясварного стыка в неподвижном состоянии;а - угол захвата, рад, или число витков;1 - коэффициент трения;е - основание натурального логарифма и производят термический отпуск участков. проволок вблизи этих стыков, а затем упрочняют сращенный участок кабеля.Если рассматривать удлинение кабеля в целом, что в каждом сечении брони в местах сварки стыков целые проволоки повивов при некоторой растягивающей нагрузке на . кабеле еще будут иметь запас по удлинению, в то время как сварной стык будет разрушен, Это произойдет вследствие того, что металл с более высоким пределом прочности обладает большим абсолютным удлинением, чем металл более прочный. 5 10 15 20 30 35 Это видно из общеизвестной формулыл-ЕгдеЬ - абсолютное удлинение;д - напряжение в металле;- длина испытываемого участка;Е - модуль упругости.Поскольку по длине срощенного участка растягивающую нагрузку считаем постоянной, то сварные стыки разрушаются при нагрузке значительно меньшей, чем предельная разрывная для целого кабеля. Поэтому "разноска" сварных стыков по длине кабеля лишена смысла и не может повысить разрывную прочность сростка.Термический отпуск участков проволок вблизи стыков, конечно также не дает повышения прочности сростка, а лишь устраняет дефект стыковой сварки - хрупкость сварного стыка.Цель изобретения - увеличение разрывной прочности кабеля в места соединения и повышения производительности труда. Цель достигается тем, что в способе соединения отрезков бронированных каротажных кабелей, состоящих из токоведущей части и внутреннего и наружного проволочных слоев, при.котором производят подготовку слоев, соединение токоведущей части и пбследовательное соединение проволок внутреннего и наружного слоев с помощью электродуговой сварки, проволоки каждого слоя обрезают, располагая стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости, перпендикулярной оси кабеля, при изгибе кабеля и расположении стыкуемых проволок на внутренней стороне изгиба, их сваривают группами по 2 - 3 проволоки в каждой, при этом поверхность сварного соединения со стороны токоведущей части кабеля и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе сварки с помощью приспособления по цилиндрической токоведущей части и винтовой поверхности, соответствующей наклону и шагу их навива. На фиг,1 показано закрепление концов кабеля в зажимах; на фиг,2 - сращивание и изоляция токоведущих жил кабеля; 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.8 - сварочное приспособление, разрез; на фиг.9 - расчет радиуса изгиба кабеля; на фиг.10 -Здесь данные 1= 60, б = 84 приняты для трехжильного кабеля с наружным диаметром 10,5 мм. Практически можно ожидать радиус изгиба больше 100 мм, так как стык 16 располагается ближе к центру изгиба, чем расстояние В до поверхности повива брони. Сваренные указанным способом концы проволок повива показаны на фиг.10, Сварной шов двух пар смежных проволок брони представляет собой кольцевой сектор, ограниченный радиусами г, Я и углом ), В трехжильном кабеле с разрывным усилием 6 т проволоки брони в наружном повиве размеры сварного стыка; на фиг.11- размещение стыков в.сростке.Сращивание бронированного кабелявыполняется в следующей последовательности. Предназначенные для сращивания 5концы кабелей на расстоянии 350 - 400 ммзакрепляют в зажимах 1 и 2 приспособле-,ния (фиг.1). Затем, освободив от брони токоведущую часть, соединяют, электро- игидроизолируют известным способом. На 10фиг,2 показано, что проволоки брони наружного повива 3, 4 и внутреннего повива 5и 6 собраны в объекты, а на открйтой токоведущей части 7 осуществлено сращиваниепроводов и их электро- и гидроизоляции. 15Сросток токоведущей части кабеля желательно располагать как можно ближе к одной из сто.ек,На некотором удалении от края гидроизоляции 7 токоведущей части кабеля устанавливают разрезную втулку 8,разматывают проволоки внутреннего повива из бухты 5 и зажимают по верху хомутом9 (фиг.З). Подводят к зажатым таким образом проволокам внутреннего повива шлифовальный (вулканитовый) круг 10, врезаютего и, вращая концы кабеля одновременнов 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 абразйвным инструментом 10лишние концы проволок брони внутреннегоповива справа - со стороны стойки 2, Причем эту операцию выполняют так, чтобы 35торцы проволок слева и справа подходилиодин к другому без зазора.После этого необходимо подготовитьторцы проволок для сварки, Для этой целиконцы брони внутреннего повива закрепляют хомутами 11 и 12 (фиг,5) и абразивныминструментом 10 при вращении кабеля вокруг оси АБ оформляют на стыке радиуснуюканавку 13. Эту шлифовку следует выполнять так, чтобы на конце каждой проволоки 45повива оставалось притупление, равноепримерно 1/4 диаметра проволоки (фиг.5).Таким образом, можно считать проволокивнутреннего повива подготовительнымидля ЭДС. Для этой работы предусмотрено 50сварочное приспособление; состоящее изнеподвижной планки 14 и подвижной 15,выполненных из тугоплавкого материала(фиг.7 и 8). Планка 14 подкладывается подприподнятые, например, две проволоки повива и подвижной планкой 15 могут бытьподжаты друг к другу. Однако, следуетиметь ввиду, что встречные концы проволокброни в приподнятом состоянии разойдутся, образуется между ними щель 1, которая в последующих парах проверок будет все более и более увеличиваться, Можно ожидать, что эта щель станет недопустимой для сварки, а также если даже заварить эту щель, то это вызовет отклонение (раздвижку) концов проволок брони и нежелательную растяжку токоведущей части кабеля, Чтобы этого не происходило, требуется изгибом кабеля приводить в соприкосновение свариваемые концы проволок, делая это так, чтобы свариваемые концы располагались на внутренней стороне изгиба,На фиг.9 изображена изогнутая броня кабеля. На участке одного шага повива проволоки брони при изгибе на угол р сохраняет свою прежнюю длину 11, на среднем диаметре. Длина 2 с внутренней стороны изогнутого кабеля будет короче прежней длины 11, чем на прямом кабеле. При реальных размерах кабеля планки 14 сварочного приспособления (фиг,8) концы проволок в приподнятом положении разойдутся примерно на миллйметр. В изогнутом положении кабеля эти концы сомкнутся (фиг.9, точка 16), После сварки их на выпрямленном кабеле они займут свое первоначальное положение, не вызывая при этом раздвигания стыков на соседних проволоках этого повива брони,Длина шага повива 11 на среднем радиусе(фиг.9) равна при изгибе на угол рб11=(й+ - ) Р (1)2Длина 12 на внутренней стороне изгиба 12 равна 2=8 . РЧтобы сомкнуть концы проволок в точке 16 надо, чтобы разность1 1-2 1 мм, (3)решая совместно эти уравнения, нахо- дят Р =-- -о ч- -- 0,238.Рад2 21В -11 б 60 84дР 2 0 238 2--- =100 ммимеют диаметр 1,3 мм, 8 этом случае насварном участке сечение равноЕ 1 " 2,6 х 1,3 = 3,38 мм 2.Сечение же двух проволок брониж 1,32Г 2 2, =266 мм .Отношение площадей сечений Р 1 и Р 2равноК" - ==1 32Р 1 3,38Г 2 2,66Отношение К 1,32 показывает, чтосварной шов нэ 32; прочнее шва, выполненного стыковой сваркой, Подобно тому,как укладывали, обрезали проволоки бронивнутреннего повива; как подготавливалишлифовкой стыки под сварку, выполняютсяработы по подготовке брони наружного повива к сварке.На фиг.11 показано, что стыки токоведущей части 7 кабеля, срастки 17 внутреннего повива, стыки проволоки брони внешнегоповива разнесены по длине кабеля на расстояние Е и Е, чтобы избежать "скопления"сростков в одном месте и некоторого угол.щения кабеля,Хотя и предусматривается для этогоимеешься технологическая возможность )шлифовка поверхности сварки по радиусу Я,а внутреннюю поверхность по радиусу гформировать сварочным приспособлением,утолщение небольшое в местах сварки всеже может образоваться.Использование предлагаемого способасоединения отрезков бронированных каратажных кабелей позволяет повысить прочность сварных стыков на проволоке бронии, как следствие, повысить разрывную прочность кабеля в срастке; исключить трудоемкую операцию размотки и укладки длинныхвстречных концов проволок брони и ручнуюотрезку лишних концов; исключить операции калибровки проволок брони наружногоповива - сган сварочных петель на свободный конец кабеля, применение для этих целей двух лебедок и дополнительного обслуживающего персонала.По предлагаемому способу соединениеотрезков бронированных каротажных кэбе лей можно осуществить за 2 - 3 ч работыодного сварщика, вместо нескольких человека-дней на один стык по известному способу.Аппаратура для сращивания конструк тивно вписывается в габариты небольшогодорожного чемоданчика весом 15-20 кг,что позволяет осуществлять сращивание и ремонт бронированных кабелей в полевых условиях.15Формула изобретенияСпособ соединения отрезков бронированных каротажных кабелей, состоящих из 20 токоведущей части и внутреннего и наружного проволочных слоев, при котором производят подготовку слоев, соединение таковедущей части и последовательное соединение проволок внутреннего и наружного 25 слоев с помощью электродуговой сварки,а т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения разрывной прочности кабеля в месте соединения и повышения производительности труда, проволоки каждого слоя 30 обрезают, располагая стыки встречных концов на приспособлении без зазора в одной плоскости, перпендикулярной оси кабеля при изгибе кабеля и расположении стыкуемых проволок на внутренней стороне изги ба и сваривают группами по 2 -3 проволокив каждой, при этом поверхность сварного соединения со стороны токаведущей части кабеля и внешних боковых сторон проволок каждой группы формируют в процессе свар ки с помощью приспособления по цилиндрической токоведущей части и винтовой поверхности, соответствующей наклону ишагу их повива.,Товти при ГКНТ СС ина, 1 город Заказ 1023 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откры 113035,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж