электрическая система устья скважины

Формула изобретения

Электрическая система устья скважины, содержащая верхний кабельный блок с накидной гайкой, коннектор и нижний кабельный блок с фланцем, имеющие изоляторы с отверстиями под жилы кабеля, и уплотнительные кольца по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям в соединениях между верхним и нижним кабельными блоками и коннектором, отличающаяся тем, что коннектор выполнен из гибкого кабеля, в верхней части которого расположен цилиндрический корпус с резьбой и полостью, образованной перемычкой с отверстиями под покрытые изоляцией жилы кабеля, равномерно расположенными по окружности, и внутренней конусной поверхностью с резьбой, в полости цилиндрического корпуса размещены манжета с наружной конусной поверхностью и прокладка, выполненные с отверстиями под покрытые изоляцией жилы кабеля, равномерно расположенными по окружности, и резьбовая втулка с центральным отверстием, в нижней части кабеля расположена втулка с полостью, образованной перемычкой с отверстиями под покрытые изоляцией жилы кабеля, равномерно расположенными по окружности, и внутренней конусной поверхностью с резьбой, в полости втулки размещены манжета с наружной конусной поверхностью и прокладка, выполненные с отверстиями под покрытые изоляцией жилы кабеля, равномерно расположенными по окружности, и резьбовая втулка с центральным отверстием, полости цилиндрического корпуса и втулки между прокладками и торцами кабеля в броне заполнены компаундом, нижний кабельный блок имеет внутреннюю конструкцию, аналогичную верхней части коннектора, а верхний кабельный блок - внутреннюю конструкцию, аналогичную нижней части коннектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для разъединения-соединения кабеля электропогружного насоса с кабелем наземной станции.

Известно безразъемное соединение электропогружного насоса с наземной станцией. В планшайбе фонтанной арматуры, установленной на устье скважины, имеется кабельный ввод (1). В зоне кабельного ввода с кабеля снимается броня, на жилы, покрытые изоляцией, надеваются разрезные манжеты. Манжеты устанавливаются в гнездо кабельного ввода и зажимаются гайкой.

Кабельный ввод данной конструкции обеспечивает герметичность устья при давлении до 140 кгс/см².

Однако при этом нарушается целостность кабеля. В процессе эксплуатации возможно повреждение изоляции жил, что ведет к короткому замыканию, пожару и разрушению кабеля.

Известно также разъемное соединение кабеля (2) с электропогружным насосом российского производства. Конец кабеля освобождается от брони, жилы, покрытые изоляцией, вставляются в корпус. На жилы надеваются прокладки, уплотнительные манжеты, и все зажимается резьбовой втулкой. С противоположной стороны корпуса кабель заливается диэлектрическим компаудом.

Однако данное соединение обеспечивает герметичность разъема только при давлении до 10 кг/см².

Известна выбранная в качестве ближайшего аналога электрическая система устья скважины (3). Эта система состоит из верхнего кабельного блока, коннектора и нижнего кабельного блока. Конструкция нижнего и верхнего кабельных блоков одинакова - освобожденный от брони кабель вставляется в корпус, по общей изоляции трех жил устанавливается прокладка, манжета, конус, цанга, резьбовая втулка с накидной гайкой и уплотнительными резиновыми кольцами, а на жилы, покрытые изоляцией, установлен изолятор. Корпус и кабель по броне защищены эластичным диэлектрическим материалом. Коннектор состоит из металлической трубы с внутренней и наружной резьбами и с наружными уплотнительными резиновыми кольцами. Внутри трубы находится кабель без брони, на него надеты прокладки, манжеты, цанги, резьбовые втулки, и на жилы надеты изоляторы.

Однако в фонтанной арматуре коннектор устанавливается в трубной подвеске и планшайбе в вертикальном положении, и кабель верхнего блока изгибается по большому радиусу, что приводит к большим габаритам и массе планшайбы и крестовины и усложнению конструкции коннектора и кабельных блоков в плане фиксации кабеля без брони от перемещения и только по круглому кабелю.

Техническим результатом изобретения является возможность установки электрически и гидравлически безопасной электрической системы устья скважины на фонтанные арматуры, изготавливаемые в России, с диаметрами эксплуатационных колонн от 168 до 245 мм.

Указанный технический результат достигается тем, что электрическая система устья скважины, содержащая верхний кабельный блок с накидной гайкой, нижний кабельный блок с фланцем и коннектор, выполненный из гибкого кабеля, в верхней части которого расположен цилиндрический корпус, имеющий цилиндрическую полость, в которую вставлен изолятор с равномерно расположенными по окружностям отверстиями, на наружной поверхности метрическая резьба и канавки с уплотнительными резиновыми кольцами, а в нижней части на наружной поверхности резьба по ГОСТ 633-80 и полость, образованная перемычкой с отверстиями, равномерно расположенными по окружности и, внутренней конусной поверхностью с резьбой. В полость вставляется манжета с наружной конусной поверхностью, прокладка, содержащие равномерно расположенные по окружности отверстия и резьбовая втулка с центральным отверстием, полость между прокладкой и торцом кабеля в броне заполнена компаундом, и через отверстия в деталях проходят покрытые изоляцией жилы кабеля, на жилы без изоляции установлены наконечники; в нижней части кабеля расположена втулка с полостью, образованной перемычкой с отверстиями, равномерно расположенными по окружности, и внутренней конусной поверхностью с резьбой, в полость вставлена манжета с наружной конусной поверхностью, прокладка, имеющие равномерно расположенные по окружности отверстия и резьбовая втулка с центральным отверстием, полость между прокладкой и торцом кабеля в броне заполнена компаундом, в нижней части имеется внутренняя цилиндрическая полость и наружная метрическая резьба, на которую навернут фланец с двумя отверстиями под болты, через отверстия в деталях проходят покрытые изоляцией жилы кабеля, заканчивающиеся штекерами. Нижний кабельный блок имеет внутреннюю конструкцию, аналогичную верхней части коннектора, а верхний кабельный блок - внутреннюю конструкцию, аналогичную нижней части коннектора. Резьбовое отверстие по ГОСТ 633-80 в планшайбе для коннектора выполнено под углом 20°^+5° от вертикали.

Совокупность этих признаков обеспечивает достижение цели.

Наличие компауда в полости между прокладкой и торцом кабеля в броне предотвращает выдавливание покрытых изоляцией жил при высоких давлениях. Сопряжение наружной конусной поверхности манжеты и внутренней конусной поверхности полости корпуса и втулки при завертывании резьбовых втулок обеспечивает надежную герметизацию по покрытым изоляцией жилам при высоких давлениях. Резьбовое соединение по ГОСТ 633-80 между корпусом коннектора и планшайбы, выполненное под углом 20°^+5° от вертикали, и гибкая средняя часть коннектора уменьшают массу планшайбы, аннулируют трубную подвеску и обеспечивают герметичность. Соединение между верхним кабельным блоком и корпусом коннектора, нижним кабельным блоком и втулкой коннектора герметизируется уплотнительными кольцами по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям.

На фиг.1 показан общий вид предлагаемой электрической системы устья скважины.

Электрическая система устья скважины (фиг.1) содержит верхний кабельный блок 1 с накидной гайкой 2, нижний кабельный блок 3 с фланцем 4 и коннектор, выполненный из гибкого кабеля 5, в верхней части которого расположен цилиндрический корпус 6, имеющий: в средней части перемычку 7 с отверстиями 8, равномерно расположенными по окружности, в верхней части - цилиндрическую полость с изолятором 9, имеющим равномерно расположенные по окружности отверстия 10, на наружной поверхности метрическая резьба 11 и канавки 12 с уплотнительными кольцами 13, в нижней части на наружной поверхности резьба 14 по ГОСТ 633-80 и полость с внутренней конусной поверхностью 15 и резьбой 16, в которую вложены манжета 17 с наружной конусной поверхностью 18, прокладка 19, имеющие отверстия 20, равномерно расположенные по окружности и резьбовая втулка 21 с центральным отверстием, полость между прокладкой 19 и торцом кабеля 5 в броне заполнена компаундом 22, через отверстия в деталях проходят жилы 23 кабеля 5, покрытые изоляцией 24 с установленными на их концы наконечниками 25; в нижней части кабеля 5 находится втулка 26, имеющая в середине перемычку 27 с отверстиями 8, равномерно расположенными по окружности, вверху - полость с внутренней конусной поверхностью 15 и резьбой 16, в полость вложены манжета 17 с наружной конусной поверхностью 18, прокладка 19, имеющие отверстия 20, равномерно расположенные по окружности и резьбовая втулка 21 с центральным отверстием. Полость между прокладкой 19 и торцом кабеля 5 в броне заполнена компаундом 22, внизу втулки 26 имеется внутренняя цилиндрическая полость и наружная метрическая резьба 28, на которую навернут фланец 29 с двумя отверстиями под болты 30, через отверстия в деталях проходят жилы 23 кабеля 5, покрытые изоляцией 24 и заканчивающиеся штекерами 31. Нижний кабельный блок 3 имеет заделку жил кабеля, аналогичную верхней части коннектора, а верхний кабельный блок 1 - заделку жил кабеля, аналогичную заделке в нижней части коннектора. На фиг.2 корпус 6 коннектора ввернут в планшайбу 32 под углом 20°^+5° от вертикали.

Электрическая система устья скважины собирается в два этапа. Первый этап проходит в цехе. На освобожденные от брони и общей изоляции жилы 23, покрытые изоляцией 24 кабеля 5, надевают резьбовую втулку 21, прокладку 19, манжету 17 и корпус 6, вворачивают резьбовую втулку 21 по резьбе 16 до сопряжения конусных поверхностей 15 и 18 корпуса 6 и манжеты 17. На концы жил 23 без изоляции 24 устанавливают наконечники 25. В цилиндрическую полость верха корпуса 6 вставляют изолятор 9, а в наружные канавки 12 уплотнительные резиновые кольца 13.

На другой конец кабеля 5 на освобожденные от брони и общей изоляции жилы 23, покрытые изоляцией 24, надевают резьбовую втулку 21, прокладку 19, манжету 17 и втулку 26. Вворачивают резьбовую втулку 21 по резьбе 16 до сопряжения конусных поверхностей 15 и 18 втулки 26 и манжеты 17. На концы жил 23, очищенные от изоляции 24, устанавливают штекеры 31. На наружную резьбу 28 втулки 26 наворачивают фланец 29, полости между прокладками 19 и торцами кабеля 5 в броне заливают компаундом 22.

Аналогично собирают нижний 3 и верхний 1 кабельные блоки. Затем систему собирают (см. фиг.1) и проводят электрические и гидравлические испытания.

Второй этап сборки системы проводят на скважине. С втулки 26 сворачивают фланец 29. Конец коннектора с втулкой 26 пропускают через резьбовое отверстие в планшайбе 32 (см. фиг.2). Корпус 6 по резьбе 14 вворачивают в резьбовое отверстие планшайбы 32. На втулку 26 наворачивают фланец 29. Кабель нижнего кабельного блока 3 соединяют с кабелем электропогружного насоса, штекера 31 коннектора вставляют в наконечники 25 кабельного блока 3, фланцы 4 и 29 соединяют болтами 30. Штекеры 31 верхнего кабельного блока 1 вставляют в наконечники 25 коннектора. Накидную гайку 2 наворачивают на резьбу 11 корпуса 6.

Предлагаемая конструкция электрической системы устья скважины обеспечивает надежную герметизацию токоведущих частей системы. Соединения между верхним кабельным блоком 1 и корпусом 6 коннектора, нижним кабельным блоком 3 и втулкой 26 коннектора герметизируются уплотнительными кольцами 13 по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям. Манжеты 17 с наружными конусными поверхностями 18, вставленные в полости, образованные перемычками 7 и 27, внутренними конусными поверхностями 15 и резьбами 16, зажатые через прокладки 19 резьбовыми втулками 21, герметизируют жилы 23, покрытые изоляцией 24. Компауд 22 в полостях между прокладками 19 и торцами кабеля 5 в броне исключает сдвиг жил 23 при высоких давлениях.

Резьбовое соединение по ГОСТ 633-80 между корпусом 6 коннектора и планшайбой 32, выполненное под углом 20°^+5° от вертикали, и гибкая средняя часть коннектора из кабеля 5 уменьшают массу планшайбы, аннулируют трубную подвеску и обеспечивают герметичность.

Предлагаемая электрическая система устья скважины может быть изготовлена и смонтирована на фонтанной арматуре теми же средствами, что и известные системы. Это свидетельствует о промышленной пригодности предлагаемого изобретения. Минимальный диаметр эксплуатационной колонны, в которой можно применить предлагаемую систему 168 мм.

Источники информации

1. Кабельный ввод АФК 210 СУ.300 СБ.

2. Кабельная муфта Б 46.00-10 СБ.

3. Композит-каталог нефтегазового оборудования и услуг 1995-96, том 2, 2-й выпуск, издательство «Топливо и энергетика», стр.679.