Сальниковое устройство для герметизации кабеля при геофизических исследованиях скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B33/03 

(54) САЛЬНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ КАБЕЛЯ ПРИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ СКВАЖИНЫ

1

Изобретение относится к герметизации устья при геофизических исследованиях геологоразведочных скважин, а именно для спуско-подъемных операций различных приборов и устройств в скважину под давлением.

Известно сальниковое устройство для герметизации кабеля при геофизических исследованиях скважин, содержао;ее корпус с сальником, муфту, ролики и вал 1 ..

Недостатками устройства являются ненадежная герметизация, быстрый износ уплотнительных элементов, нестабильность усилия натяжения кабеля, что исключает возможность его широкого применения при исследовании глубоких скважин.

Известно также сальниковое устройство для герметизации к-абеля при геофизических исследованиях скважин, включающее кожух, корпус, разъемные уплотнительные вкладыши с пазами на внутренней поверхности под нарезку брони кабеля и подшипники для связи корпуса и вкладышей с кожухом 2 .

При такой конструкции уплотняющего устройства вращение кассеты с уплотнительной системой с частотой навивки брони происходит только за счет осевого движения бронированного кабеля, что вызывает появление дополнительного натяжения кабеля, которое приводит к увеличению усталостных явлений в металле брони и самой кассеты и, следовательно, к быстрому износу кабеля и уплотняющих элементов. При

10 спуске кабель может останавливаться из-за дополнительного обжима кабеля эластичной оболочкой за счет I осевой деформации уплотняющей втулки, обусловленной напором скважин15ной жидкости.

У втулки в кассетной системе отсутствует плоскость разъема, что не позволяет пропускать через устройство кабельную головку и прибор.

20

Цель изобретения - повышение надежности в работе устройства за счет исключения дополнительного натяжения кабеля.

Указанная цель достигается тем,

25 что в сальниковом устройстве для герметизации кабеля при геофизических исследованиях скважины, включающем кожух, корпус, разъемные уплотнительные вкладыши с пазами

30 на внутренней поверхности под нарезку брони кабеля и подшипники для связи корпуса и вкладышей -с кожухом, в кожухе установлен привод вкладышей, причем последние снабжены размещенными в их пазах разъем 1ыми кольцами с эластичными полушай feaMH, между 1(оторыми установлены рбрезиненные шарики. На фиг, 1Изображено предлагаемое устройство, разрез ; на фиг.2 узел I на фиг. 1 (элементы конст:рукции наборного пакета, осуществляющего уплотнение кабеля внутри вращающихся вкладышей ). Сальниковое устройство включает верхний 1 и нижний 2 кожухи, уплот нительный узел, который имеет корпу 3 с конической фрикционной поверхностью, внутри которого жестко закреплены тугая посадка; уплотнитель разъемные вкладыши 4, снабженные наборными пакетами, состоящими из разъемных колец 5 с надетыми на них эластичными полушайбами б и размещенных между ними обрезиненных шари ков 7, центрирующие элементы 8, резиновые уплотнительные кольца 9, упорные подшипники 10, привод вкладышей - турбинку 11 с коническим диском 12, который составляет с конической поверхностью корпуса 3 фрикционную пару, трубопровод 13, вентиля 14 и 15 для подачи скважинной жидкости, индикатор 16 оборотов турбинки 11, вентиль 17 выпуска скважинной жидкости. При движении каротажного кабеля через наборный пакет уплотнительного устройства, элементами которог являются разъемные кольца 5 с эластичными полушайбами 6 и расположенные между ними обрезиненные шарики 7, разъемные вкладыши 4 испытывают основной крутящий момент, возникающий в результате взаимодействия витой наружной брони каротажного кабеля с элементами наборного пакет расположенными под углом, соответствующим углу навивки брони кабеля Нагрузка, которую испытывает ка ротажный кабель при создании крутящего момента, приложенного через элементы наборного пакета к разъем ным вкладышам 4, а затем через них (благодаря тугой посадке) к корпусу 3, частично компенсируется за счет дополнительного (совпадающего по направлению ) крутящего момента, развиваемого турбинкой 11, которая сообщается по каналу А с полостью скважины, находящейся под давлением. Узел турбинки 11 работает следу щим образом. Скважинная жидкость под давлени ем поступает через вентиль 14 (при подъеме кабеляJ или через вентиль 15 (при его спуске) в рабочую каме ру турбинки и воздействует на ее крыльчатку, которая приводит в движение соосный с турбинкой 11 конический диск 12, который через :фрикционную пару передает дополнительный вращающий момент на корпус 3, проворачивающийся на упорных подшипниках 10. Отработанная скважинная жидкость из рабочей камеры турбинки 11 поступает наружу через выпускной венгиль 17. Величина дополнительного момента может регулироваться расходом скважинной жидкости, поступающей через вентили 14 и 15 на крыльчатку турбинки 11. Степень синхронности оборотов турбинки 11 и корпуса 3 оценивается с помощью соответствующих индикаторов 16 и 18 числа оборотов. Центровка каротажного кабеля при его движении через уплотнительное устройство осуществляется с помощью центрирующих элементов 8. На кабель, движущийся через элементы наборного пакета (5 ,.6 ,1) , размещенные в разъемных уплЬтнительных вкладышах 4, действует дополнительное натяжение, вызванное сопротивлением вкладыша его круговому вращению по навивке брони кабеля. Причем сила сопротивления вращению или реактивный момент вращения пропорционален основному моменту, приложенному к вкладышам 4 от движущегося кабеля, величина дополнительного натяжения которого растет с ростом основного и реактивного моментов вращения. Компенсация дополнительного натяжения кабеля осуществляется путем уменьшения реактивного момента враения за счет создания турбинкой 11 ополнительного крутящего момента, овпадающего по направлению с основным моментом. Полная компенсация дополнительного натяжения кабеля наступает при совпадении (, синхронности; частоты вращения узла уплотнительных разъемных вкладышей 4 и частоты вращения турбинки 11. При большом расхождении частот их уравновешивание достигается с помощью изменения напора жидкости на крыльчатке турбинки 11 вентилями 14 или 15. При незначительном расхождении частот они уравновешиваются автоматически за счет работы фрикционной пары. Остаточный, нескомпенсированный за счет предьщущих операций момент вращения приложен к элементам наборного пакета (5, б, 7), конструкция которых обеспечивает дополнительную компенсацию момента за счет упругости составных элементов с помощью их обрезиновки..

Обреэиненные шарики 7,вращаясь и обкатываясь между эластичными полушайбами б разъемных колец 5, размещенных под углом, соответствующим углу навивки брони кабеля, за счет вращения разъемных вклащышей 4 воспринимают воздействие нескомпенсированного момента, который, как правило, носит динамический (кратковременный ) характер.

В процессе вращения и обкатывания обрезиненных шариков вдоль каНсшов, образованных межвитковыми прмежутками брони кабеля, они принима наружную , соответствующую профилю каналок, что в совокупности с плотным облеганием наружной брони с помощью эластичных полушайб обеспечивает повышенную надежность герметизации движущегося кабеля.

Возможность осевого вращения обрезиненных шариков с их одновременым поступательным движением вдоль навивки брони кабеля обеспечивает дополнительную кампенсацию нескомпенсированного момента вращения и исключает тем самым дополнительное натяжение кабеля.

В пакете обрезиненные шарики центрируют в процессе движения бронированный кабель, предохраняя эластичные полушайбы 6 от эксцентриного износа. Обкатывание обрезиненных шариков 7 исключает их неравномерный износ. Это, в свою очередь/ повышает эффективность уплотнения и уменьшает износ каротажного кабеля, что особенно важно при исследовании глубоких скважин.

Изобретение позволяет повысить эффективность сквгикинных работ за счет обеспечения большей оперативности исследований, приводящей к сокращению простоя скважин, и безопасность операций, выполняемых под избыточным давлением на устье.

Формула изобретения

Сальниковое устройство для герметизации кабеля при геофизических

исследованиях скважины, включающее кожух, корпус, разъемные уплотнительные вклгшыши с пазами на внутренней поверхности под нарезку брони кабеля и подшипники для связи

корпуса и вкладышей с кожухом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет исключения дополнительного натяжения кабеля, в кожухе установлен привод вкладышей, причем последние снабжены размещенными в их пазах разъемными кольцами с эластичными полушайбами, между которыми установлены обрезиненные шарики;

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 562643, кл. Е 21 В 33/03, 1975.

2.Авторское свидетельство СССР № 735744, кл. Е 21 В 33/03, 1977

(прототип).

ФигЛ

w