Устройство для герметизации кабеля на устье скважины

(51)5 Е 21 В 33/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Г,Г 7,(21) 4857571/03(71) Всесоюзный научно-исследовательскийи проектно-конструкторский институт геофизических методов исследований, испытания и контроля нефтегазоразвездочныхскважин(56) Авторское свидетельство СССРМ 1314008, кл, Е 21 В 33/03, 1983.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ КАБ ЕЛ Я НА УСТЬ Е С КВАЖИ Н Ы(57) 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 кана1744236 10 15 20 25 3035 лом, В нем последовательно установлены УУ кабеля 2, обоймы 3 и разделительные втулки (РСВ) 4. Обоймы 3 имеют воэможность возвратно-поступательного перемещения относительно корпуса 1. В нижней части обоймы 3 имеют внутренний кольцевой выступ (ВКВ), С помощью резьбы РСВ 4 жестко соединены с размещенной под ней обоймой 3. Выполнены УУ в виде разрезных эластичных манжет 5, размещенных между разьемных нажимных шайб 6. Эластичные манжеты 5 и нажимные шайбы 6 установлены между ВКВ обоймы 3 и нижним торцом связанной с ней РСВ 4. Последняя размещеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устьевому оборудованию скважины, и может быть использовано при геофизических и гидродинамических исследованиях, проводимых с помощью глубинных приборов на кабеле,. Известно устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с осевым каналом, установленные в корпусе разрезной 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 уплотнительном элементе необходимо значительное поджатие его к поверхности кабеля,Указанный недостаток устраняется в устройстве для спуска кабеля в скважину, содержащем 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 кольцевые уплотнения требуется обрубка кабельной головки с ее последующей заделкой; невозможность замены эластична с воэможностью взаимодействия своим верхним торцом с нижней нажимной шайбой 6 вышерасположенного УУ. Внутренний диаметр ВКВ обоймы 3 больше, чем наружный диаметр верхнего конца РСВ 4, При сборке устройства на кабель 2 одевают сначала корпус 1, затем РСВ 4 и обоймы 3, После сборки на кабеле 2 УУ 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. ных 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 разьемные 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 на5 10 15 20 30 35 40 правлении второго уплотнителя. В дальнейшем раЬотает и изнашивается только один из уплотнителей, В этом случае делать несколько последовательно установленных уплотнителей с регулируемым в осевом направлении 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 повысить надежность герметизации скважины за счет уменьшения утечек через уплотнения устройства, а также позволит повысить удобство установки эластичных манжет уплотнительных узлов и обеспечить возможность их замены в процессе испытания, что упрощает обслуживание устройства и дает экономию во времени при работах, связанных с исследованием скважины. Повышение надежности работы устройства 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 уплотнительный узел, выполненный в виде набора разрезных эластичных манжет, размещенного между разьемными 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 узлов, 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 поджатия всех уплотнительных узлов к кабелю одновременно,Упрощение обслуживания устройства достигается повышением удобства установки и замены эластичных манжет уплотнительны" узлов, так как после того как между внутренним кольцевым выступом обоймы и нижним горцом жестко связанной с ней разделительной ступенчатой втулки будет установлен набор разрезных эластичных манжет, размещенный между разьемными нажимнми шайбами, уплотнительные узлы представляют собой отдельные, нанизанные на кабаль в виде гирлянды, несаморазбирающиеся узлы, что позволяет впоследствии легко помещать лх в корпус, перемещая эти узлы вдоль кабеля. Удобство установки и заме, ь. эластичн ых манжет уплотнител ьн ых 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 сьемник, Отсутствие самоторможения между уплотнительными кольцами обойм и корпусом ооеспечивает выталкивание уплотнйтельных узлов из корпуса.Ка фиг.1 изображено устройство. общий вид, на фиг,2 - уплотнительный узел в разобранном виде; на фиг,3 - сьемник.Устройство содержит цилиндрический корпус 1. в продольном осевом канале которого последовательно расположены уплотнительные узлы геофизического кабеля 2, имеюще воэможность осевого возвратно- поступательного перемещения относительно корпуса обоймы 3 с внутренними кольцевьмя выступами в нижней части и разделительные ступенчатые втулки 4,кестко связанные с обоймами при помощи резьбы. Внутренний диаметр кольцевого выступ:-, обоймы 3 больше, чем наружный диаметр верхнего конца ступенчатой втулки 4, поэтому нижерасположенная ступенчатая втулка свободно входит в осевой канал вышерасположенной обоймы. Внутреннлй диаметр ступенчатой втулки 4 больше диаметра кабельной головки (не изображена, Каждь;й из уплотнительных узлов расположен между внутренним кольцевым выступом обоймы 3 и нижним торцом связанной с ней ступен гатой втулки 4 и выполнен в виде на 1 сора раэрезных эластичных манжет 5 на чертеже две манжеты), размещенногс50 между разъемными нажимными шайбами,6, представляющими собой два полудиска с отверстием посередине, что обеспечивает сборку и разборку устройства без отсоединения кабельной головки от кабеля, Ступенчатая втулка 4 своим верхним торцом может взаимодействовать с нижней нажимной шайбой 6 вышерасположенного уплотнительного узла. Каждая из обойм 3 имеет канавку для размещения эластичного уплотнительного кольца 7, обеспечивающего ее подвижное уплотнение относительно корпуса 1. Корпус 1 установлен на лубрикаторной колонке 8 и подвижно уплотнен относительно последней посредством тех же эластичных колец 7, Верхняя часть лубрикаторной колонки выполнена аналогично верхней части разделительных ступенчатых втулок 4, чем обеспечивается ее взаимодействие с нажимными шайбами 6 нижнего уплотнительного узла. Механизм осевого сжатия уплотнительных узлов выполнен в виде накидной гайки 9, снабженной для удобства рукоятями 10, соединяющейся с лубрикаторной колонкой 8 посредством ходовой 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.3), 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 эластичных 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 6 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,3, Надев резь- бовой стержень 13 на кабель 2 продольной 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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 лубрикаторную 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 затягивания 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, что 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 говооилось выше, осевое сжатие соседних уплотнител ьн ых 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 уплотнительных узлов и установка новых в порядке, изложенном выше при описании( )( 55 сборки устройства, Затем открывают кабельный превентор и продолжают исследование скважины.Разборка устройства после окончания исследования скважины и подьема прибо ров на поверхность аналогична изложенной выше при описании замены изношенных эластичных манжет уплотнительных узлов. Конструкция устройства позволяет извлекать кабель без отсоединения кабельной го ловки. Формула изобретенияУстройство для герметизации кабеля на устье скважины, включающее цилиндриче ский корпус с осевым каналом, последовательно установленные в нем и разделенные ступенчатыми втулками уплотнительные узлы в виде разрезных эластичных манжет, размещенных между разъемных нажимных 20 шайб, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства за счет возможности улучшения герметизации кабеля и обеспечения возможности равномерного сжатия всех уплотнительных узлов при одновременном упрощении обслуживания устройства, оно снабжено установленными в корпусе с возможностью осевого возвратно-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 выступам обоймы 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.