ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УСТЬЯ СКВАЖИНЫ
ELECTRIC WELL TOP SYSTEM

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено для разъединения-соединения кабеля электропогружного насоса с кабелем наземной станции.
Известен комбинированный кабельный ввод /RU 2280755 С2, МПК Е21В 33/03, опубл. 2006.07.27/, содержащий корпус, уплотнение, обеспечивающее герметичность кабеля по жилам в изоляции. Корпус снабжен прокладкой и манжетой, внутренние каналы которых соответствуют размеру кабеля в броне, установленным на них стволом, имеющим внизу канал по размерам кабеля в броне, в средней части цилиндрический канал, а вверху конусную полость, уплотнение выполнено с опорной и нажимной прокладками и размещено в конусной полости ствола, а кабельный ввод снабжен установленной на наружной поверхности корпуса гайкой и фланцевой грундбуксой, связанной посредством шпилек с гайкой.
Однако, если в процессе эксплуатации вышеуказанного устройства возникнет необходимость его замены или ремонта, приходится рубить силовой кабель, питающий погружную насосную установку, что приводит к невозможности его повторного использования.
Известна выбранная в качестве ближайшего аналога электрическая система устья скважины /RU 2280763 С2, МПК Е21В 47/01, Е21В 33/03, опубл. 2006.07.27/, 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, выполненым 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.
Недостатком данной электрической системы устья скважины является то, что ее верхняя и нижняя вилки имеют отличающуюся конструкцию, что влечет за собой удорожание их производства и эксплуатации из-за большой номенклатуры деталей, кроме того нижняя часть коннектора расположена вне планшайбы, что отрицательно сказывается на его герметичности, электрической изоляции и прочности.
Задачей изобретения является создание надежной электрической системы для соединения погружного электродвигателя с силовым кабелем на устье скважины, использующей стандартные кабельные вилки, применяемые в нефтяной промышленности, защищенной от воздействия агрессивной среды скважины, и поставляемой к месту эксплуатации с максимальной заводской готовностью.
Поставленная задача решается за счет того, что электрическая система устья скважины, содержащая верхнюю кабельную вилку с равномерно расположенными по окружности покрытыми изоляцией жилами, на концы которых без изоляции установлены штекеры, корпус с равномерно расположенными в нем по окружности жилами кабеля, на верхних концах которых без изоляции, расположенных в полости корпуса, установлены наконечники, и прокладкой с отверстиями под жилы кабеля, нижнюю кабельную вилку с равномерно расположенными по окружности покрытыми изоляцией жилами и фланцем, в котором выполнены два отверстия под крепежные элементы, изоляторы с отверстиями под жилы кабеля, расположенные в вилках и корпусе, и уплотнительные кольца по сопрягаемым цилиндрическим поверхностям в соединениях между верхней кабельной вилкой и корпусом, согласно изобретению нижняя кабельная вилка и корпус снабжены уплотнительными кольцами, расположенными на их наружных поверхностях, верхняя кабельная вилка снабжена фланцем с двумя отверстиями под крепежные элементы, корпус имеет форму стакана, внутри которого расположены изоляторы с равномерно расположенными по окружности жилами кабеля, снабженными упорными элементами, предотвращающими их осевое перемещение, в дне стакана выполнены отверстия под покрытые изоляцией жилы кабеля нижней кабельной вилки и соосные жилам кабеля, расположенным в корпусе, а верхняя часть стакана выполнена в виде полой цилиндрической втулки, выходящей из фланца, снабженного двумя отверстиями под крепежные элементы, соосными отверстиям на фланце верхней кабельной вилки, прокладка расположена в верхней части корпуса и запирает изоляторы, а ее отверстия выполнены под покрытые изоляцией жилы кабеля верхней кабельной вилки и соосны жилам кабеля, расположенным в корпусе, на нижние концы которых без изоляции установлены наконечники, на концы жил без изоляции нижней кабельной вилки установлены штекеры, при этом наконечники являются цанговыми и снабжены пружинными кольцами, а все соединения наконечников и штекеров с концами жил кабелей являются резьбовыми.
Кроме этого, в частном случае исполнения упорные элементы, предотвращающие осевое перемещение жил кабеля, расположенных в корпусе, могут быть выполнены в виде буртов.
Помимо этого, цанговые наконечники могут быть выполнены в виде размещенного на основании конуса, меньшее основание которого расположено в верхней части наконечника, в котором выполнена канавка для установки в ней пружинного кольца, а на боковой части конуса выполнены продольные пазы.
На фиг.1 представлен разрез электрической системы устья скважины, на фиг.2 - разрез корпуса, на фиг.3 - вид А на фиг.2, на фиг.4 - разрез цангового наконечника, на фиг.5 - разрез Д-Д на фиг.4.
Электрическая система устья скважины содержит верхнюю кабельную вилку 1, нижнюю кабельную вилку 2 и цилиндрический корпус 3 (фиг.1). На наружной поверхности корпуса 3 выполнены канавки с уплотнительными кольцами 4 из эластомера. Верхняя часть корпуса 3 выполнена в виде полой цилиндрической втулки 5, выходящей из фланца 6, снабженного двумя отверстиями под двухступенчатые шпильки 7. Во внутрь втулки 5 вставлена верхняя кабельная вилка 1, которая герметизируется посредством уплотнительных колец 8 из эластомера. Кабельная вилка 1 снабжена фланцем 9 с двумя отверстиями, посредством которых она садится на шпильки 7 и фиксируется гайками 10 с пружинными шайбами 11. Конструкция нижней кабельной вилки 2 аналогична конструкции верхней кабельной вилки 8-1, а их габаритные и присоединительные размеры идентичны стандартной кабельной вилке, соединяющей электрический кабель и погружной электродвигатель насосной установки (не показаны). Во фланце нижней кабельной вилки 2 выполнены два отверстия под болты 12 с пружинными шайбами 13. На освобожденных от брони и изоляции концах жил 14 кабелей 15 верхней и нижней кабельных вилок 1, 2 нарезана резьба 16, на которую навернуты штекеры 17. Внутри корпуса 3 (фиг.2), изготовленного в виде стакана, расположены изоляторы 18 с тремя равномерно расположенными по окружности жилами 19, упорные бурты 20 которых предотвращают их осевое перемещение. На концах жил 19, освобожденных от изоляции, выполнены резьбы 21 и навернуты цанговые наконечники 22. Контргайки 23 фиксируют цанговые наконечники 22, предотвращая их самопроизвольное отворачивание. Сверху изоляторы 18 запираются прокладкой 24, три равномерно расположенные по окружности отверстия 25 которой под покрытые изоляцией жилы 14 кабеля 15 верхней кабельной вилки 1 соосны жилам 19. В дне корпуса 3 также выполнены отверстия 26 под покрытые изоляцией жилы 14 кабеля 15 нижней кабельной вилки 2, соосные жилам 19.
Цанговый наконечник 22 (фиг.4) выполнен следующим образом.
На цилиндрическом основании 27 устроен конус 28, меньшее основание 29 которого расположено в верхней части цангового наконечника 22. Внутри конуса 28 выполнен конический канал 30, соосный резьбовому отверстию 31, предназначенному для соединения с освобожденным от изоляции концом жилы 19 (фиг.2). На боковой поверхности конуса устроено два или больше продольных паза 32, причем размеры конусов подобраны таким образом, чтобы при вставлении в них штекеров 17 (фиг.1) они принимали форму цилиндра и цанговые наконечники плотно облегали штекеры 17, обеспечивая надежный электрический контакт. В верхней части цангового наконечника 22 выполнена кольцевая канавка 33 для пружинного кольца 34.
Сборка электрической системы производится следующим образом.
В цехе производят сборку жил 19, нарезая на их освобожденные от изоляции концы резьбу, наворачивая на них цанговые наконечники 22 с пружинными кольцами 34 и фиксируя резьбовое соединение контргайками 23. На собранные жилы 19 надевают изоляторы 18 и вставляют во внутрь корпуса 3, совмещая жилы 19 с отверстиями 26. Сверху все фиксируется прокладкой 24.
На освобожденных от брони и изоляции концах жил 14 кабеля 15 нарезается резьба 16, на которую наворачивают штекеры 17. После этого кабель вставляют в кабельную вилку с изолятором 35 и опорными шайбами 36 и 37, фиксируя их положение резьбовой втулкой 38. Полость между опорной шайбой 36 и торцом кабеля в броне заливают компаундом 39.
Затем производят электрические и гидравлические испытания электрической системы устья скважины.
На скважине (фиг.1) снизу в эксцентричный канал 40 планшайбы 41 вставляется нижняя кабельная вилка 2 с уплотнительными кольцами 8 и фиксируется болтами 12 с пружинными шайбами 13. Затем в эксцентричный канал 40 вставляется корпус 3, при этом штекеры 17 входят в цанговые наконечники 22, которые принимают форму цилиндра, пружинное кольцо 34 растягивается и цанговые наконечники 22 плотно охватывают штекеры 17, обеспечивая надежный электрический контакт. Заворачивают двухступенчатые шпильки 6, надежно фиксируя корпус 3 на планшайбе 41. После этого в корпус 3 вставляется верхняя кабельная вилка 1 с уплотнительными кольцами 8, при этом штекеры 17 входят в цанговые наконечники 22, которые принимают форму цилиндра, пружинное кольцо 34 растягивается и цанговые наконечники 22 плотно охватывают штекеры 17, обеспечивая надежный электрический контакт. На двухступенчатые шпильки 7 устанавливают пружинные шайбы 11 и затягивают гайки 10, надежно фиксируя соединение верхней кабельной вилки 1 с корпусом 3.
Внедрение предлагаемой электрической системы устья скважины позволит минимизировать номенклатуру деталей, необходимых для подачи питания на погружные электродвигатели насосных установок. Вследствие того что габаритные и присоединительные размеры применяемых кабельных вилок полностью соответствуют стандартным кабельным вилкам, которые используются для подключения силового электрического кабеля к погружным электродвигателям насосных установок и серийно выпускаются промышленностью, не потребуются дополнительные затраты на внедрение.
Применение резьбы для соединения электрической жилы кабеля со штекером и цанговым наконечником, использование цанговых наконечников с пружинным кольцом гарантируют надежное электрическое соединение погружных насосных установок с наземными силовыми линиями. То, что 90% работ по сборке электрической системы производится в условиях предприятия, значительно сокращает время, затрачиваемое на установку погружного насоса в скважине. Тем самым снижаются затраты на проведение этих работ и повышается их качество.