Устройство для герметизации кабеля на устье скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B33/03 

T-Lз

лом. В нем последовательно установлены УУ кабеля 2, обоймы 3 и разделительные втулки (РСВ) 4. Обоймы 3 имеют возможность возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1. В нижней части обоймы 3 имеют внутренний кольцевой выступ (В KB). С помощью резьбы РСВ 4 жестко соединены с размещенной под ней обоймой 3. Выполнены УУ в виде разрезных эластичных манжет 5, размещенных между разъемных нажимных шайб 6. Эластичные манжеты 5 и нажимные шайбы 6 установлены между ВКВ обоймы 3 и нижним торцом связанной с ней РСВ 4. Последняя размещена с возможностью взаимодействия своим верхним торцом с нижней нажимной шайбой 6 вышерасположенного УУ. Внутренний диаметр 8KB обоймы 3 больше, чем наружный диаметр верхнего конца РСВ4. При сборке устройства на кабель 2 одевают сначала корпус 1, затем РС В 4 и обоймы 3. После сборки на кабеле 2УУ их помещают в корпус 1. К кабелю 2 присоединяют геофизические приборы. Корпус устанавливают на лубрикаторную колонку 8 и заворачивают накидную гайку 9. После этого приступают к спуску геофизических приборов в скавжину. 3 ил.

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при исследованиях скважин. Цель - повышение надежности работы устройства за счет возможности улучшения герметизации кабеля и обеспечения возможности равномерного сжатия всех уплотнительных узлов (УУ) при одновременном упрощении обслуживания устройства. Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1 с осевым кана

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устьевому оборудованию скважины, и может быть использовано при геофизических и гидродинамических исследованиях, прово- димых с помощью глубинных приборов на кабеле.

, Известно устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с осевым каналом, установленные в корпусе раз- резной эластичный элемент и разъемные нажимные шайбы, а также механизм осевого поджатия эластичного элемента.

Недостатком устройства является быстрый износ эластичного элемента, поскольку для предотвращения утечек при одном уп- лотнительном элементе необходимо значительное поджатие его к поверхности кабеля.

Указанный недостаток устраняется в устройстве для спуска кабеля в скважину, со- держащем корпус с осевым каналом, установленные в корпусе разделительные втулки и расположенные между ними кольцевые эластичные элементы, охватывающие кабель. Наличие нескольких последовательно установленных уплотнений, между которыми расположены расширительные камеры, позволяет уменьшить утечки, а следовательно, и поджатие упругих элементов к кабелю, т.е. их износ.

Недостатками устройства являются невозможность регулировки поджатия эластичных элементов по мере их износа; большая трудоемкость сборки устройства, поскольку для пропуска кабеля через коль- цевые уплотнения требуется обрубка кабельной головки с ее последующей заделкой; невозможность замены эластичных элементов при спущенных в скважину приборах на кабеле.

Известно также уплотнительное устройство лубрикатора, содержащее корпус, два установленных в корпусе последовательно и разделенных втулкой уплотнителя, каждый из которых включает набор разрезных эластичных элементов и разъемные нажимные шайбы, а также механизм осевого сжатия уплотнителей. Устройство позволяет производить сборку лубрикатора без обрубки кабельной головки. Кроме того, уплотнитель, включающий несколько разрезных эластичных элементов, более эффективно уплотняет кабель, поскольку разрезы могут быть смещены друг относительно друга в окружном направлении.

Недостатками устройства являются сложность последовательного помещения разъемных деталей в корпус, что затрудняет обслуживание устройства, а также недостаточная надежность работы устройства из-за неравномерности сжатия уплотнителей, возникающей вследствие того, что усилие, действующее на первый уплотнитель, большее усилия, действующего на второй, на величину трения первого уплотнителя о стенку корпуса. По мере износа уплотнителей увеличивается их деформация, необходимая для обеспечения прилегания к оплетке кабеля. Но поскольку уплотнитель снашивается только с внутренней стороны, то по мере увеличения осевого усилия, деформирующего уплотнитель, возрастает, в первую очередь, трение его о стенку корпуса в результате чего первый уплотнитель самотормозится, залипает и не позволяет создать необходимое сжатие в осевом направлении второго уплотнителя. В дальнейшем раОотаёт и изнашивается только один из уплотнителей, В этом случае делать не- скол.ько последовательно установленных уплотнителей с регулируемым в осевом на- правлении сжатием становится нецелесообразно.

Цель изобретения - повышение надежности работы устройства за счет возможности улучшения герметизации кабеля и обеспечения возможности равномерного сжатия всех уплотнительных узлов при одновременном упрощении обслуживания устройства.

Применение изобретения позволит по- высить надежность герметизации скважины за счет уменьшения утечек через уплотнения устройства, а также позволит повысить удобство установки эластичных манжет уплотнительных узлов и обеспечить возмож- ность их замены в процессе испытания, что упрощает обслуживание устройства и дает экономию во времени при работах, связанных с исследованием скважины.

Повышение надежности работы устрой- ства достигается следующим образом.

В корпусе устройства установлены с возможностью осевого возвратно-поступательного перемещения обоймы, каждая из которых жестко связана с размещенной над ней разделительной ступенчатой втулкой, Между внутренним кольцевым выступом обоймы и нижним торцом связанной с ней ступенчатой втулки расположен уплотни- тельный узел, выполненный в виде набора разрезных эластичных.манжет, размещенного между разъемными нажимными шайбами. Обоймы уплотнены относительно корпуса эластичными кольцами, что позволяет уменьшить усилие трения каждой из обойм и жестко связанной с ней ступенчатой втулки о стенки корпуса, сделать это усилие независимым от величины осевого сжатия уплотнительных узлов и от степени их износа, а следовательно, избежать само- торможения уплотнительных узлов о стенки кабеля и примерно на порядок увеличить равномерность сжатия уплотнительных узлов. В результате появляется возможность применять пять-шесть уплотнительных уз- лов, поджимаемых одним механизмом, вместо одного-двух, что уменьшает утечки между оплеткой кабеля и уплотнительными узлами, т.е. улучшает герметизацию кабеля. То, что разделительная ступенчатая втулка установлена в корпусе с возможностью взаимодействия своим верхним торцом с нижней нажимной шайбой вышерасположенного уплотнительного узла, и то, что при этом внутренний диаметр кольцевого выступа обоймы больше, чем наружный диаметр верхнего конца ступенчатой втулки, обеспечивает передачу усилия осевого сжатия от одного уплотнительного узла следующему через набор эластичных манжет, Таким образом обеспечивается регулировка поджз- тия всех уплотнительных узлов к кабелю одновременно.

Упрощение обслуживания устройства достигается повышением удобства установки к замены эластичных манжет уплотнительных узлов, так как после того как между внутренним кольцевым выступом обоймы и нижним торцом жестко связанной с ней разделительной ступенчатой втулки будет уста- новлен набор разрезных эластичных манжет, размещенный между разъемными нажимными шайбами,уплотнительные узлы представляют собой отдельные, нанизанные на кабель в виде гирлянды, несаморазбираю- щиеся узлы, что позволяет впоследствии легко помещать их в корпус, перемещая эти узлы вдоль кабеля. Удобство установки и замены ЗЛЗСТЕ ЧНЫХ манжет уплотнительных узлов дополнительно может быть повышено применением сьемника, представляющего собой резьбовой стержень с продольной прорезью под кабель, для чего на корпусе устройства выполнена внутренняя резьба под съемник. Отсутствие самоторможения между уплотнительными кольцами обойм и корпусом обеспечивает выталкивание уп- лотнительных узлов из корпуса.

На фыг.1 изображено устройство, общий вид; кз фиг.2 - уплотнительный узел в разобранном виде; на фиг.З - съемник.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1. з продольном осевом канале которого последовательно расположены уплотнительные узлы геофизического кабеля 2. имеющее возможность осевого возвратно- поступательного перемещения относительно корпуса обоймы 3 с внутренними кольцевом ; выступами в нижней части и разделительные ступенчатые втулки 4, жестко связанные с обоймами при помощи резьбы. Внутренний диаметр кольцевого выступа обоймы 3 больше, чем наружный диаметр верхнего конца ступенчатой втулки 4, поэтому кижерасположенная ступенчатая втулка свободно входит в осевой канал вышерасположенной обоймы. Внутренней диаметр ступенчатой втулки 4 больше диаметра кабельной головки (не изображена). Каждьгй из уплотнительных узлов расположен между внутренним кольцевым выступом обоймы 3 и нижним торцом связанной с ней ступенчатой втулки 4 и выполнен е виде набора разрезных эластичных манжет 5 (на чертеже две манжеты), размещенного

между разъемными нажимными шайбами.6, представляющими собой два полудиска с отверстием посередине, что обеспечивает сборку и разборку устройства без отсоединения кабельной головки от кабеля. Ступен- чатая втулка 4 своим верхним торцом может взаимодействовать с нижней нажимной шайбой б вышерасположенного уплотни- тельного узла. Каждая из обойм 3 имеет канавку для размещения эластичного уплот- нительного кольца 7, обеспечивающего ее подвижное уплотнение относительно корпуса 1. Корпус 1 установлен на лубрикатор- ной колонке 8 и подвижно уплотнен относительно последней посредством тех же эластичных колец 7. Верхняя часть луб- рикаторной колонки выполнена аналогично верхней части разделительных ступенчатых втулок 4, чем обеспечивается ее взаимодействие с нажимными шайбами 6 нижнего уп- лотнительного узла. Механизм осевого сжатия уплотнительных узлов выполнен в виде накидной гайки 9, снабженной для удобства рукоятями 10, соединяющейся с лубрикаторной колонкой 8 посредством хо- довой резьбы и взаимодействующей с корпусом 1. Ниже лубрикаторной колонки 8 расположен кабельный превентор 11 и фланец 12 для установки сборки на фонтанную арматуру скважины. Устройство снабжено съемником (фиг.З), представляющим собой резьбовой стержень 13 с продольной прорезью под кабель 2, снабженный рукоятями 14, под который в верхней части корпуса 1 выполнена внутренняя ходовая резьба,

Для сборки устройства на кабель 2 с заранее подсоединенной кабельной головкой надевают вначале корпус 1 с накидной гайкой 9, затем попарно разделительные ступенчатые втулки 4 и обоймы 3 с надетыми на них кольцами 7. Сборка уплотнительных узлов производится в порядке, показанном на фиг.2; в гнездо обоймы 3 устанавливается нижняя разъемная шайба 6; затем на кабель надевают набор разрезных эластич- ных манжет 5, обеспечивая смещение их разрезов за счет поворота друг относительно друга, и досылают его в таком положении в гнездо обоймы 3; далее устанавливается верхняя разъемная шайба б и производится свинчивание обоймы 3 с разделительной ступенчатой втулкой 4. В таком положении каждый из уплотнительных узлов может перемещаться по кабелю, а составляющие его элементы не выпадают и не смещаются, чем обеспечивается удобство сборки. После того как уплотнительные узлы собраны, их помещают в корпус 1, для чего используется съемник, показанный на фиг.З. Надев резьбовой стержень 13 на кабель 2 продольной

прорезью и рукоятями 14 вниз, производят последовательную досылку каждого из уплотнительных узлов в корпус 1. Затем к кабельной головке подсоединяют геофизические приборы, которые помещают в луб- рикаторную колонку 8, к последней подсоединяют корпус 1 с накидной гайкой 9.

После подсоединения фланца 12 к фонтанной арматуре производят открытие центральной задвижки скважины и опускание геофизических приборов. Наличие расширительных камер, образующихся между уплотнительными узлами, позволяет уменьшить утечки и избежать чрезмерного затяги- вания уплотнительных узлов. По мере износа эластичных манжет 5 производится их подтяжка. Усилие трения между стенкой корпуса 1 и уплотнительным кольцом 7 определяется соотношением глубины канавки на обойме 3 и толщиной эластичного кольца 7 и не зависит от усилия сжатия эластичных манжет 5, а также от их износа. Учитывая, чго уплотнение обоймы 3 относительно корпуса 1 не требует полной герметичности, указанное усилие трения может быть достаточно малым, чем и обеспечивается равномерность поджатия уплотнительных узлов к кабелю, поскольку, как говорилось выше, осевое сжатие соседних уплотнительных узлов отличается друг от друга не более чем на величину трения уплотнительного кольца 7 о корпус 1 устройства. Независимость усилий трения от величины сжимающего усилия исключает самоторможение уплотнительных узлов о стенки кабеля.

Устройство позволяет осуществить замену эластичных манжет уплотнительных узлов без подъема глубинных приборов на поверхность при наличии давления на устье. Для замены манжет производят герметизацию устья кабельным превентором 11, далее свинчивается накидная гайка 9, затем на кабель прорезью и рукоятями 14 вверх надевается съемник, резьбовой стержень 13 которого вворачивается во внутреннюю резьбу корпуса 1. При этом резьбовой стержень 13 своим торцом контактирует с верхней разделительной ступенчатой втулкой 4 и обеспечивает съем корпуса 1 с гирлянды уплотнительных узлов. Указанный съем возможен ввиду отсутствия самоторможения между корпусом 1 и уплотнительными кольцами 7, которое возникает, если трение уплотнительных колец о корпус возрастает с увеличением осевого сжатия уплотнительных узлов. После того как корпус 1 снят, производится разборка каждого из уплоткительных узлов и установка новых в порядке, изложенном выше при описании

сборки устройства. Затем открывают кабельный превентор и продолжают исследование скважины.

Разборка устройства после окончания исследования скважины и подъема приборов на поверхность аналогична изложенной выше при описании замены изношенных эластичных манжет уплотнительных узлов. Конструкция устройства позволяет извлекать кабель без отсоединения кабельной головки.

Формула изобретения Устройство для герметизации кабеля на устье скважины, включающее цилиндрический корпус с осевым каналом, последовательно установленные в нем и разделенные ступенчатыми втулками уплотнительные узлы в виде разрезных эластичных манжет, размещенных между разъемных нажимных шайб, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства

-ch

V;

за счет возможности улучшения герметизации кабеля и обеспечения возможности равномерного сжатия всех уплотнительных узлов при одновременном упрощении об

служивания устройства, оно снабжено уста- новленными з корпусе с возможностью осевого аозвратно-поступательного перемещения обоймами с внутренними кольцевыми выступами в нижней части, каждая из

которых жестко связана с размещенной над ней ступенчатой втулкой, а эластичные манжеты и нажимные шайбы расположены между внутренним кольцевым выступом обой.мы и нижним торцом связанной с ней

ступенчатой втулки, которая установлена с возможностью взаимодействия своим верхним торцом с нижней нажимной шайбой вышерасположенного уплотнительного узла, при этом внутренний диаметр кольцевого выступа обоймы больше, чем наружный диаметр верхнего конца ступенчатой втулки.