КАБЕЛЬНЫЙ НАКОНЕЧНИК ДЛЯ БРОНИРОВАННОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

Полезная модель относится к области геофизических исследований скважин, а именно к кабельным наконечникам - устройствам для механического и электрического соединения скважинных приборов с бронированным геофизическим кабелем.
Известны кабельные наконечники, предназначенные удерживать скважинные приборы и соединять их с гибким бронированным геофизическим кабелем. Сила соединения с геофизическим кабелем должна иметь строго заданную величину, чтобы в случае аварийного прихвата скважинного прибора в скважине при его вытягивании на поверхность обрыв геофизического кабеля произошел бы с гарантией точно у кабельного наконечника, и кабельный наконечник вместе со скважинным прибором могли поднять на поверхность с помощью ловильных устройств. В противном случае при обрыве кабеля выше кабельного наконечника на отрезке между ним и поверхностью земли, образуются трудно извлекаемые петли геофизического кабеля [Молчанов А.А. Аппаратура и оборудование для геофизических исследований нефтяных и газовых скважин. Справочник. М. 1987].
Основные детали и узлы кабельного наконечника должны быть надежно защищены от воздействия агрессивных скважинных сред, которые могут привести к коррозии, электрическим утечкам, нарушениям герметичности и вывести кабельный наконечник и соединенный с ним геофизический прибор из строя.
Устройство кабельного наконечника должно позволять проводить работу с бронированными геофизическими кабелями различных конструкций: как с гибкими, работающими только на растяжение, так и с кабелями повышенной осевой жесткости, работающими как на растяжение, так и на сжатие, например, при проталкивании по горизонтальным скважинам геофизических приборов.
Кабельный наконечник должен быть удобен и прост в эксплуатации, от чего также зависит надежность и эффективность его работы.
Известны различные конструкции кабельных наконечников [авторское свидетельство SU №1317106, патент RU на изобретение №2020680, патент RU на изобретение №2186965, патент RU на изобретение №2373491, патент US на изобретение №3054848, патент US на изобретение №4648444]. Все они включают корпус, зажим кабеля, колпак (в некоторых патентах его называют головкой), электровводы.
Известен также кабельный наконечник (патент RU на полезную модель №106652), содержащий верхний и нижний корпусы, узел фиксации кабеля, дополнительный узел фиксации кабеля цангового типа. Дополнительный узел фиксации выполнен в виде цанги и связанной с ней конической втулки, взаимодействующей с нижним корпусом.
Конструкция узла заделки данного устройства сложна и в случае аварийной ситуации при прихвате скважинного прибора, соединенного с кабельным наконечником, допускает возможность обрыва геофизического кабеля выше кабельного наконечника, что усложнит аварийные работы.
Известен также кабельный наконечник (авторское свидетельство SU №703645), который содержит колпак, являющийся головной частью и кабельный зажим для заделки брони геофизического кабеля, между которыми расположен вкладыш со срезаемыми кольцевыми выступами.
Данное техническое решение обеспечивает гарантированное место обрыва геофизического кабеля у головной части кабельного наконечника, однако усилие обрыва может находиться в широком интервале значений.
Известен также кабельный наконечник (авторское свидетельство SU 1023073), содержащий корпус, зажим бронированного кабеля, колпак, электровводы, штепсельный разъем для электрического соединения со скважинным прибором и накидную гайку для механического соединения со скважинным прибором.
К недостаткам данного кабельного наконечника можно отнести то, что зажим бронированного кабеля не обеспечивает гарантированного усилия обрыва геофизического кабеля.
Известен «Наконечник кабельный каротажный» (Паспорт и руководство для эксплуатации, 2011 г., производитель ЗАО «ПромГеоФизСервис», г.Саратов) для гибкого бронированного геофизического кабеля, включающий токоввод, электроразъем штепсельный, стопорное кольцо, защитную пробку, вкладыш, втулку, свечной мост, корпус наконечника, винт-фиксатор, накидную и прижимную гайки, шайбу.
Недостатком данного устройства является то, что он не рассчитан для работы с кабелями повышенной осевой жесткости, кроме того, его основные детали не защищены и при работе в скважине подвержены разрушающему воздействию скважинной жидкости или газа. Крепление геофизического кабеля к данному кабельному наконечнику осуществляется путем закрепления части проволок брони геофизического кабеля в узел заделки. Усилие заделки зависит от квалификации обслуживающего персонала и находится в широком интервале значений, что может привести к серьезным аварийным ситуациям при работе в скважине.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является кабельный наконечник (патент RU на полезную модель №114089), включающий: корпус, в котором размещены приборный электрический разъем и электровводы, соединяемые с электрическими жилами геофизического кабеля, головку, выполненную в виде расположенного на корпусе вытянутого цилиндра, имеющую отверстие для ввода защитной смазки и содержащую внутри узел заделки геофизического кабеля, укрепленный в головке с помощью срезных шпилек и выполненный с возможностью перемещения вперед-назад вдоль оси кабельного наконечника.
Данное техническое решение позволяет увеличить срок службы, надежность устройства, повысить безопасность работ.
К недостаткам наиболее близкого аналога следует отнести то, что данный кабельный наконечник не рассчитан на работу с бронированными геофизическими кабелями повышенной осевой жесткости, применяемыми для проведения геофизических работ в горизонтальных скважинах, и имеющими более двух повивов брони и слоев изоляции и, как следствие, имеющими большие поперечные размеры, чем гибкие бронированные геофизические кабели, которые, как правило, содержат не более двух повивов брони. Кроме того, при работе кабельного наконечника с бронированными геофизическими кабелями повышенной осевой жесткости он должен воспринимать как тянущие, так и толкающие усилия со стороны геофизического кабеля.
Задачей заявляемого технического решения является, при сохранении длительного срока службы, высокой надежности и безопасности работ в скважине, расширить область применения кабельного наконечника для работ в горизонтальных скважинах с бронированными геофизическими кабелями повышенной осевой жесткости.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что в кабельном наконечнике для бронированного геофизического кабеля, содержащем: корпус, в котором размещены приборный электрический разъем и электровводы, соединяемые с электрическими жилами геофизического кабеля, головку, выполненную в виде расположенного на корпусе вытянутого цилиндра, и содержащую внутри узел заделки геофизического кабеля, укрепленный в головке с помощью срезного элемента и выполненный с возможностью перемещения вперед-назад вдоль оси кабельного наконечника, его узел заделки содержит опорную муфту цилиндрической формы для восприятия толкающих усилий со стороны геофизического кабеля, имеющую соосные с осью кабельного наконечника: цилиндрическую полость для вставки геофизического кабеля и сквозное отверстие меньшего диаметра для токоведущих жил и повивов брони геофизического кабеля, и блок конусов, состоящий из цилиндрического корпуса с конусным осевым отверстием и конусных втулок со сквозными осевыми отверстиями, расположенных коаксиально друг за другом внутри его, сопрягающихся конусными поверхностями, предназначенными для зажатия между собой повивов брони геофизического кабеля, причем опорная муфта соединена с цилиндрическим корпусом блока конусов с возможностью перемещения вдоль оси кабельного наконечника и стопорения в установленном положении.
Заявляется также кабельный наконечник с вышеописанными признаками, в котором конусность конусных поверхностей блока конусов находится в интервале от 1:10 до 1:15.
Заявляется также кабельный наконечник с вышеописанными признаками, содержащий отверстие, закрываемое пробкой, для заполнения внутренних полостей защитной смазкой.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в том, что введение в конструкцию узла заделки кабельного наконечника опорной муфты и блока конусов позволяет обеспечить прочное и надежное соединение кабельного наконечника с геофизическим бронированным кабелем повышенной осевой жесткости. При этом соединение надежно как в случае толкающих усилий со стороны геофизического кабеля при работах в горизонтальных скважинах, так и тянущих усилий.
Пример исполнения заявляемого кабельного наконечника для бронированного геофизического кабеля представлен на Фиг., где цифрами 1-12 обозначены:
1 - головка;
2 - корпус;
3 - корпус блока конусов;
4 - опорная муфта;
5 - конусные втулки;
6 - накидная гайка;
7 - срезная шпилька;
8 - приборный электрический разъем;
9 - электроввод;
10 - уплотнение;
11 - наконечник;
12 - электрическая жила геофизического кабеля (не входит в состав кабельного наконечника);
13 - отверстие с пробкой;
14 - геофизический кабель (не входит в состав кабельного наконечника);
15 - 1-ый повив брони геофизического кабеля;
16 - 2-ой повив брони геофизического кабеля. Основными элементами конструкции кабельного наконечника являются имеющие цилиндрические формы головка 1, корпус 2, корпус блока конусов 3, опорная муфта 4. Головка 1 и корпус 2 соединены между собой резьбовым соединением. Опорная муфта 4 соединена с корпусом блока конусов 3 резьбовым соединением. Корпус блока конусов 3 расположен в цилиндрическом отверстии головки 1 с возможностью скольжения вперед-назад вдоль него. В конусном отверстии корпуса блока конусов 3 размещены конусные втулки 5. Конусность конусных поверхностей деталей блока конусов находится в интервале от 1:10 до 1:15. Корпус блока конусов 3 соединен с головкой 1 одной или более срезными шпильками 7. Корпус блока конусов 3 и конусные втулки 5 служат для крепления между их конусными поверхностями проволок 15,16 повивов брони геофизического кабеля 14. Для стопорения опорной муфты 4 в заданном положении с ней соединен по резьбе наконечник 11, имеющий сквозное отверстие для геофизического кабеля, между опорной муфтой 4 и наконечником 11 размещено эластичное уплотнение 10. В корпус 2 герметично вставлены, один или более, электровводы 9. С одной стороны электровводы 9 соединены электрическими проводами с приборным электрическим разъемом 8, установленным в корпусе 2, с другой стороны соединены с электрической жилой 12 геофизического кабеля. В головке 1 также имеется отверстие 13, закрытое пробкой, предназначенное для заполнения через него внутренней полости головки 1 защитной смазкой. На корпусе 2 размещена накидная гайка 6, служащая для механического соединения кабельного наконечника с геофизическим прибором.
Головка 1, корпус 2, элементы узла заделки, накидная гайка 6 и срезные шпильки 7 изготавливают из металлических материалов и сплавов методами токарной и фрезерной обработки материалов. Электровводы 9 изготавливают из металлических и диэлектрических материалов методами токарной и фрезерной обработки. Уплотнение 10 изготавливают из маслобензостойкой резины.
Работа заявляемого устройства осуществляется следующим образом.
Для соединения с кабельным наконечником геофизический кабель 14 подготавливают к заделке. Для этого перпендикулярно оси геофизического кабеля обрезают верхние повивы брони и изоляции геофизического кабеля, удаляют их, оставляя нижние (например, 1-ый и 2-ой) повивы 15, 16, которые будут закрепляться в узле заделки, и электрическую жилу 12. Пропускают геофизический кабель 14 через отверстие наконечника 11 и уплотнитель 10. Плотно до упора вставляют геофизический кабель 14 в отверстие опорной муфты 4. Соединяют корпус блока конусов 3 с опорной муфтой 4 по резьбе, пропуская при этом повивы брони 15, 16 и токоведущую жилу 12 через предназначенные для них отверстия в опорной муфте 4 и корпусе блок конусов 3. Запрессовывают одну из конусных втулок 5 в конусное отверстие корпуса блок конусов 3, предварительно пропустив между ними проволоки 2-го повива брони 16. Затем запрессовывают вторую конусную втулку в конусное отверстие первой конусной втулки, предварительно пропустив между ними проволоки 1-го повива брони 15. При этом токоведущую жилу 12 пропускают через внутренние отверстия конусных втулок 5 наружу. Опорную муфту 4 по резьбе отвинчивают от корпуса блок конусов 3, натягивая при этом проволоку повивов брони 15 и 16, устраняя зазор и обеспечивая плотный контакт между обрезанным торцом геофизического кабеля 14 и дном отверстия для вставки геофизического кабеля в опорной муфте 4. Затем навинчивают наконечник 11 на опорную муфту 4. Расположенное между ними уплотнение 10 при этом деформируется и плотно обжимает геофизический кабель 14, фиксируя опорную муфту 4 в установленном положении. На корпус блок конусов 3 надевают головку 1. Электрически пайкой соединяют токопроводящие жилы 12 геофизического кабеля 14 с электровводами 9. Навинчивают головку 1 на корпус 2. Фиксируют головку 1 и корпус блок конусов 3 срезными шпильками 7. Диаметр срезаемой части срезных шпилек 7 подбирают согласно требуемому усилию соединения геофизического кабеля с кабельным наконечником. Вывинчивают пробку из отверстия 13 и через данное отверстие заполняют внутреннюю полость головки 1 густой защитной смазкой, например марки Томфлон, которая обеспечивает хорошую электроизоляцию токоведущих частей и одновременно защиту деталей кабельного наконечника от коррозии под действием скважинной жидкости. Пробку устанавливают на место. С помощью электрического приборного разъема 8 и накидной гайки 6 кабельный наконечник соединяют с требуемым геофизическим скважинным прибором для спуска и проведения работ в скважине.
Введение в конструкцию узла заделки кабельного наконечника опорной муфты 4 позволяет эффективно передавать толкающие усилия геофизического кабеля на кабельный наконечник при сохранении надежного соединения геофизического кабеля с кабельным наконечником.
Использование в конструкции узла заделки кабельного наконечника блока конусов, обеспечивающего полную заделку нескольких повивов брони геофизического кабеля, значительно повышает надежность и прочность соединения.
Использование в конструкции узла заделки конусных поверхностей с конусностью от 1:10 до 1:15 позволяет использовать эффект самозаклинивания, благодаря чему упрощается конструкция устройства и облегчается работа с ним.
Применение для крепления узла заделки в головке 1 заявляемого устройства калиброванных по размеру срезных шпилек 7, изготовленных из материала с известными и проверенными прочностными характеристиками, делает величину силы соединения геофизического кабеля и кабельного наконечника стабильной, что повышает безаварийность работы.
Пример.
Заявляемое техническое устройство изготовлено в виде нескольких опытных образцов, успешно прошедших апробацию в одном из подразделений организации в г.Саратове.