ГЕРМЕТИЧНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА СО СКВАЖИННЫМ ПРИБОРОМ Российский патент 2007 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может найти применение для герметичного соединения отдельных частей скважинных приборов забойных телеметрических систем, работающих при высоком давлении окружающей среды. Конкретно - для соединения электрогенератора с электронной аппаратурой, размещенной в кожухе скважинного прибора.

Известно устройство соединения отдельных модулей телеметрической системы по патенту РФ №2184227, содержащее соединяющую модули деталь, включающую внутреннюю втулку. Соединяющая модули деталь снабжена полукольцами стопорными, полукольцами упорными и запорным кольцом. При этом внутренняя втулка выполнена с резьбой и упирающейся своим торцом в полукольца упорные, удерживаемые полукольцами стопорными, зафиксированными запорным кольцом, а в одном из модулей установлен элемент, обеспечивающий осевую фиксацию и предотвращающий поворот модулей. Полукольца упорные содержат выступ, который входит под втулку. Модули уплотнены между собой и с внутренней втулкой.

Недостатки устройства. Сложность соединения модулей, отсутствие герметизации внутренней полости в месте разъема, что при разгерметизации одного из модулей приводит к выходу из строя всех составных частей скважинного прибора.

Известно устройство соединения генератора с телеметрической системой по свидетельству на ПМ РФ №15910 "Узел соединения генератора с телеметрической системой", содержит установленный в кожухе генератора корпус, одна сторона которого выполнена с фланцем и присоединена к телеметрической системе, а другая состыкована с генератором. Между корпусом и генератором установлена втулка, концентрично охватывающая генератор, которая через буртик, выполненный на одном из ее торцов, прижата накидной гайкой к корпусу. Втулка уплотнена по цилиндрической поверхности генератора и корпуса. Втулка для предотвращения поворота выполнена с поперечным пазом, в который входит штифт, установленный на корпусе.

Недостатки устройства. Низкая надежность уплотнения генератора и телеметрической системы. Отсутствие герметизации внутренней полости в месте разъема.

По патенту РФ №2178521 (прототип) известен кабельный наконечник, содержащий цилиндрический корпус с днищем, имеющим сквозное отверстие для ввода электропроводов разводки, зажимную втулку, гайку и электровводы электросоединителя. Внутри корпуса установлены последовательно упорная шайба, изготовленная из высокопрочного материала, жесткая электроизоляционная шайба, упругая манжета. Упругая манжета с расположенными на одном из ее торцов коническими выступами под каждый электроввод электросоединителя поджата зажимной втулкой и зафиксирована гайкой, а через отверстия в электроизоляционной шайбе и упругой манжете проходят электровводы электросоединителя и электропровода разводки. Упругая манжета выполнена в форме цилиндра или усеченного конуса. Электровводы электросоединителя выполнены цилиндрическими с опорными площадками большего диаметра, чем основной диаметр электровводов электросоединителя, опорные площадки установлены в жесткой электроизоляционной шайбе в выемках, совмещенных с отверстиями под электровводы электросоединителя. Кабельный наконечник дополнительно снабжен дистанционно-предохранительной шайбой, через отверстия, в которой проходят электровводы электросоединителя.

Недостатком устройства является то, что уплотнение работоспособно только со стороны конических выступов, не решена также проблема подвода проводов через отверстия с острыми краями к обмоткам генератора, а также защита от скручивания и повреждения проводов при затяжке гайки.

Задачами создания изобретения являются: повышение надежности и эффективности уплотнения скважинного прибора; предотвращение повреждения проводов об острые края отверстий при сборке генератора; предотвращение скручивания проводов при затяжке уплотнения; двухсторонняя работа манжеты, обеспечивающая герметичность скважинному прибору при попадании бурового раствора или смазывающей жидкости генератора через обмотку, залитую герметиком во внутреннюю полость генератора, а также защита от попадания через разъем внутрь генератора бурового раствора в случае разгерметизации скважинного прибора.

Решение указанных задач достигнуто за счет того, что герметичное соединение генератора со скважинным прибором содержит соединенные между собой кожух скважинного прибора и ось генератора, электрический разъем. Установленные последовательно концентрично в оси манжету с проходящими через нее электровводами, электроизоляционную шайбу и упорную шайбу. Со стороны обмотки генератора установлен распределитель выводов, представляющий собой цилиндрическую вставку из электроизоляционного материала, выполненную с продольными пазами по количеству электровводов, в которые входят электроизоляционные предохранительные втулки с закрепленными через полые винты контактными лепестками. Присоединительный провод пропущен через полый винт, загнут вдоль контактного лепестка и пропаян. Электровводы выполнены с конусными поверхностями, диаметр которых увеличивается в сторону крепления присоединительных проводов, для чего в торцах электровводов выполнены отверстия. Манжета выполнена прессованием из эластичного материала с предварительной установкой в пресс-форму электровводов. Электровводы выступают над торцами манжеты. При этом они центруют электроизоляционную шайбу и распределитель выводов, что предотвращает их радиальное перемещение. Между электроизоляционной и упорной шайбами установлен штифт, ориентирующий отверстия под присоединительные провода на упорной и электроизоляционной шайбе. На торцевых поверхностях распределителя выводов и электроизоляционной шайбы, обращенных в сторону манжеты, выполнены кольцевые выступы, обеспечивающие ее уплотнение при меньшей осевой нагрузке. Степень уплотнения регулируется дистанционной шайбой, установленной между упорной шайбой и гайкой, роль которой выполняет часть составной оси, на которой установлен электрический разъем. Между торцами электровводов и опорными поверхностями в электроизоляционной шайбе и распределителе выводов выполнены зазоры.

Предложенное техническое решение обладает новизной, промышленной применимостью и изобретательским уровнем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведено герметичное соединение электрогенератора со скважинным прибором;

на фиг.2 приведена последовательность сборки отдельных деталей в оси генератора;

на фиг.3 ось генератора в увеличенном масштабе;

на фиг.4 кольцевые выступы на распределителе выводов;

на фиг.5 кольцевые выступы на электроизоляционной шайбе.

Герметичное соединение генератора 1 со скважинным прибором 2 (фиг.1) содержит соединенные между собой кожух скважинного прибора 3 и ось генератора 4, электрический разъем 5, установленную последовательно концентрично в оси генератора 4 манжету 6 с проходящими через нее электровводами 7, электроизоляционную шайбу 8 и упорную шайбу 9. Со стороны обмотки генератора 10 установлен распределитель выводов 11, представляющий собой цилиндрическую вставку из электроизоляционного материала, выполненную с продольными пазами по количеству электровводов, в которые входят электроизоляционные предохранительные втулки 12 с закрепленными через полые винты 13 контактными лепестками 14. Присоединительный провод 15 пропущен через полый винт 13, загнут вдоль контактного лепестка 14 и пропаян. Электровводы 7 выполнены с конусными поверхностями, диаметр которых увеличивается в сторону крепления присоединительных проводов, для чего в торцах электровводов выполнены отверстия. Манжета 6 выполнена прессованием из эластичного материала с предварительной установкой в пресс-форму электровводов 7. Электровводы 7 выступают над торцами манжеты 6. При этом они центруют электроизоляционную шайбу 8 и распределитель выводов 11, что предотвращает их радиальное перемещение. Между электроизоляционной шайбой 8 и упорной шайбой 9 установлен штифт 16, ориентирующий отверстия под присоединительные провода на упорной шайбе 9 и электроизоляционной шайбе 8. На торцевых поверхностях распределителя выводов 11 и электроизоляционной шайбы 8, обращенных в сторону манжеты 6, выполнены кольцевые выступы 17, обеспечивающие ее уплотнение при меньшей осевой нагрузке. Степень уплотнения регулируется дистанционной шайбой 18, установленной между упорной шайбой 9 и гайкой, роль которой выполняет часть составной оси 4, на которой установлен электрический разъем 5. Между торцами электровводов 7 и опорными поверхностями 19 в электроизоляционной шайбе 8 и распределителе выводов 11 выполнены зазоры L.

Устройство работает следующим образом. При сборке генератора электроизоляционные предохранительные втулки 12 с закрепленными через полые винты 13 контактными лепестками 14 вворачиваются в ось генератора 4. Чрез отверстия, выполненные в полых винтах 13 и в распределителе выводов 11, пропускаются присоединительные провода 15, которые распаиваются в отверстиях электровводов 7 манжеты 6. После распайки проводов распределитель выводов 11 с манжетой 6 и электроизоляционной шайбой 8 вставляется в ось генератора 5. Электроизоляционные предохранительные втулки 12 выступают за острые края отверстий, выполненных для их установки, что предотвращает нарушение изоляции проводов и одновременно служит для радиальной фиксации распределителя выводов 11. При этом в пазы распределителя выводов 11 входят выступающие части электроизоляционных предохранительных втулок 12. В свою очередь манжета 6 входит электровводами 7 в отверстия распределителя выводов 11, относительно манжеты на электровводах ориентируется электроизоляционная шайба 8, с помощью штифта 16 фиксируется упорная шайба 9, что обеспечивает соосность всех отверстий, через которые проходят присоединительные провода 15. После затяжки части составной оси 4, на которой установлен электрический разъем 5, дистанционная шайба 18, размер которой определяет величину затяжки, сжимает до упора все установленные детали. При этом кольцевые выступы 17 вдавливаются в манжету 6, в результате чего манжета более плотно прилегает к внутренней поверхности отверстия, выполненного в оси генератора 4, и к коническим поверхностям электровводов 7. После спуска скважинного прибора телеметрической системы в скважину давление внутри генератора благодаря компенсатору давления (не показан) выравнивается и становится равно гидростатическому давлению промывочной жидкости на забое скважины. Гидростатическое давление зависит от плотности бурового раствора и глубины скважины. В среднем оно составляет около 60 МПа. Причем в полой оси генератора 4 и внутри кожуха скважинного прибора 3 давление остается атмосферным, что меньше наружного в 600 раз. Основной причиной отказа генератора и как следствие скважинной аппаратуры является разгерметизация обмотки генератора 10 и попадание жидкости к контактам генератора и через разъем 5 во внутреннюю полость скважинного прибора 3. В случае разгерметизации залитой герметиком обмотки генератора 10 находящееся в нем масло и буровой раствор, попавший через уплотнения, воздействуют на электровводы 7, при этом коническая часть электроввода под давлением вдавливается в манжету 6, в результате чего эффективность герметизации повышается, то же самое происходит в случае разгерметизации кожуха скважинного прибора 3. В обоих случаях разгерметизированная часть скважинного прибора отделяется от исправной.

Применение изобретения позволило:

1. Повысить надежность и эффективности уплотнения скважинного прибора, и генератора.

2. Сократить затраты, связанные с разгерметизацией скважинного прибора.

3. Предотвратить повреждение проводов об острые края отверстий при сборке генератора.

4. Предотвратить скручивание проводов при затяжке составной оси генератора.

5. Обеспечить двухстороннюю работу манжеты.

6. Обеспечить герметичность скважинному прибору при попадании бурового раствора или смазывающей жидкости генератора через обмотку, залитую герметиком во внутреннюю полость генератора.

7. Обеспечить защиту от попадания через разъем внутрь генератора бурового раствора в случае разгерметизации скважинного прибора.

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и может найти применение для герметичного соединения генератора и скважинного прибора в забойных телеметрических системах, работающих при высоком давлении окружающей среды. Повышение надежности и эффективности уплотнения скважинного прибора. Предотвращение повреждения проводов об острые края отверстий при сборке генератора. Предотвращение скручивания проводов при затяжке уплотнения. Двухсторонняя работа манжеты, обеспечивающая герметичность скважинному прибору при попадании бурового раствора или смазывающей жидкости генератора через обмотку, залитую герметиком во внутреннюю полость генератора, а также защита от попадания через разъем внутрь генератора бурового раствора в случае разгерметизации скважинного прибора. Соединение содержит соединенные между собой кожух скважинного прибора и ось генератора, электрический разъем, установленные последовательно концентрично в оси манжету с проходящими через нее электровводами, электроизоляционную шайбу, упорную шайбу, поджатую гайкой. Со стороны обмотки генератора установлен распределитель выводов, представляющий собой цилиндрическую вставку из электроизоляционного материала, выполненную с продольными пазами по количеству электровводов, в которые входят электроизоляционные предохранительные втулки с закрепленными через полые винты контактными лепестками. Присоединительный провод пропущен через полый винт, загнут вдоль контактного лепестка и пропаян. Электровводы выполнены с конусными поверхностями, диаметр которых увеличивается в сторону крепления присоединительных проводов, для чего в торцах электровводов выполнены отверстия, причем манжета выполнена прессованием из эластичного материала с предварительной установкой в пресс-форму электровводов, а электровводы выступают над торцами манжеты. Выступающие над торцами манжеты электровводы центруют электроизоляционную шайбу и распределитель выводов, что предотвращает их радиальное перемещение. Между электроизоляционной и упорной шайбами установлен штифт, ориентирующий отверстия под присоединительные провода на упорной и электроизоляционной шайбе. На торцевых поверхностях распределителя выводов и электроизоляционной шайбы, обращенных в сторону манжеты, выполнены кольцевые выступы, обеспечивающие ее уплотнение при меньшей осевой нагрузке. Степень уплотнения регулируется дистанционной шайбой, установленной между упорной шайбой и гайкой, роль которой выполняет часть составной оси, на которой установлен электрический разъем. Между торцами электровводов и опорными поверхностями в электроизоляционной шайбе и распределителе выводов выполнены зазоры. Изобретение направлено на повышение надежности соединения. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором, содержащее соединенные между собой кожух скважинного прибора и ось генератора, электрический разъем, установленные последовательно концентрично в оси манжета с проходящими через нее электровводами, электроизоляционная шайба, упорная шайба, поджатая гайкой, отличающееся тем, что со стороны обмотки генератора установлен распределитель выводов, представляющий собой цилиндрическую вставку из электроизоляционного материала, выполненную с продольными пазами по количеству электровводов, в которые входят электроизоляционные предохранительные втулки с закрепленными через полые винты контактными лепестками.2. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что присоединительный провод пропущен через полый винт, загнут вдоль контактного лепестка и пропаян.3. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что электровводы выполнены с конусными поверхностями, диаметр которых увеличивается в сторону крепления присоединительных проводов, для чего в торцах электровводов выполнены отверстия, причем манжета выполнена прессованием из эластичного материала с предварительной установкой в пресс-форму электровводов, а электровводы выступают над торцами манжеты.4. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.3, отличающееся тем, что выступающие над торцами манжеты электровводы центруют электроизоляционную шайбу и распределитель выводов, что предотвращает их радиальное перемещение.5. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что между электроизоляционной и упорной шайбами установлен штифт, ориентирующий отверстия под присоединительные провода на упорной и электроизоляционной шайбе.6. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что на торцевых поверхностях распределителя выводов и электроизоляционной шайбы, обращенных в сторону манжеты, выполнены кольцевые выступы, обеспечивающие ее уплотнение при меньшей осевой нагрузке.7. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что степень уплотнения регулируется дистанционной шайбой, установленной между упорной шайбой и гайкой, роль которой выполняет часть составной оси, на которой установлен электрический разъем.8. Герметичное соединение генератора со скважинным прибором по п.1, отличающееся тем, что между торцами электровводов и опорными поверхностями в электроизоляционной шайбе и распределителе выводов выполнены зазоры.