УЗЕЛ ГЕРМЕТИЗАЦИИ

Полезная модель относится к нефтегазовой промышленности, к устьевому оборудованию нефтяных и газовых скважин, а именно к составным элементам трубных обвязок и может быть использована для герметизации, по меньшей мере, одного кабеля на устье скважины.
При эксплуатации скважин используют силовые, электрические, электрооптические кабели, обеспечивающие питание электродвигателей погружных нефтяных насосов; кабели и распределенные волоконно-оптические кабели-датчики для проведения геофизических исследований. В силу наличия в скважине высокого давления возникает необходимость в герметизации кабелей на устье скважины.
Из уровня техники известны герметичные кабельные вводы (узлы герметизации), предназначенные для герметизации, по меньшей мере, одного кабеля на устье скважины, устанавливаемые в переводник трубной головки. Герметичные кабельные вводы (узлы герметизации) содержат корпус с осевым отверстием, элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля.
Заявляемая полезная модель может быть использована для герметизации одного кабеля на устье скважины или для герметизации нескольких кабелей на устье скважины.
Ближайшим аналогом заявляемого узла герметизации, предназначенного для герметизации одного кабеля на устье скважины, является герметичный кабельный ввод (узел герметизации), содержащий гайку, имеющую внутренний кольцевой выступ (элемент, обеспечивающий герметизацию и фиксацию кабеля); корпус со сквозным осевым отверстием, в котором часть внутренней поверхности выполнена конусной, на наружной поверхности выполнена резьба для соединения корпуса с гайкой, имеющей внутренний кольцевой выступ (корпус с осевым отверстием); элементы обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля: имеющую конусную наружную поверхность уплотнительную эластичную втулку с отверстиями под кабель, установленную в корпусе; установленную между внутренним кольцевым выступом гайки и верхней частью уплотнительной эластичной втулки металлическую втулку с фиксатором от поворота, под который на внутренней стороне корпуса выполнен паз; нажимную шайбу, установленную между внутренним кольцевым выступом гайки и верхней частью уплотнительной эластичной втулки; дополнительную нажимную шайбу, установленную под уплотнительной эластичной втулкой (патент РФ №2465436, вариант 1, дата приоритета: 07.11.2007, МПК: E21B 33/068).
Конструкция известного герметичного кабельного ввода (узла герметизации) не позволяет одновременно с основным кабелем герметизировать дополнительный кабель на устье скважины. Основным кабелем может являться электрический кабель, обеспечивающий питание электродвигателя погружного нефтяного насоса, дополнительным - геофизический кабель. В силу невозможности одновременного выполнения нескольких операций в скважине происходит увеличение времени, необходимого для выполнения данных операций, что приводит к снижению объема добычи нефти или газа, к увеличению времени проведения геофизических исследований.
Ближайшим аналогом заявляемого узла герметизации, предназначенного для герметизации нескольких кабелей на устье скважины, является герметичный кабельный ввод (узел герметизации), конструкция которого позволяет одновременно с основным кабелем герметизировать дополнительный кабель на устье скважины. Герметичный кабельный ввод (узел герметизации) содержит гайку, имеющую внутренний кольцевой выступ (элемент, обеспечивающий герметизацию и фиксацию кабелей); корпус со сквозным осевым отверстием, в котором часть внутренней поверхности выполнена конусной, на наружной поверхности выполнена резьба для соединения корпуса с гайкой, имеющей внутренний кольцевой выступ (корпус с осевым отверстием); элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабелей: имеющую конусную наружную поверхность уплотнительную эластичную втулку с отверстиями под основной и дополнительный кабель, установленную в корпусе; установленную между внутренним кольцевым выступом гайки и верхней частью уплотнительной эластичной втулки металлическую втулку с фиксатором от поворота, под который на внутренней стороне корпуса выполнен паз; нажимную шайбу, установленную между внутренним кольцевым выступом гайки и верхней частью уплотнительной эластичной втулки; дополнительную нажимную шайбу, установленную под уплотнительной эластичной втулкой (патент РФ №2465436, вариант 1, дата приоритета: 10.06.2011, МПК: E21B 33/03).
Нередко на скважине установлена фонтанная арматура, в которой переводник трубной головки имеет размер, недостаточный для установки одного из известных герметичных кабельных вводов (узлов герметизации), но существует потребность в выводе, по меньшей мере, одного кабеля из скважины. Для оснащения фонтанной арматуры скважины одним из известных герметичных кабельных вводов (узлов герметизации) и вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины следует:
- установить переводник трубной головки, имеющий больший диаметр, что требует замены корпуса трубной головки, трубодержателя (подвески) насосно-компрессорных труб, установленной в корпусе трубной головки, корпуса колонной головки на аналогичные элементы устьевого оборудования, имеющие больший диаметр;
- в трубодержателе (подвеске) насосно-компрессорных труб, установленной в корпусе трубной головки, выполнить отверстие для вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины.
То есть в случае, если на скважине установлена фонтанная арматура, конструкцией которой не предусмотрена установка герметичного кабельного ввода (узла герметизации) в переводник трубной головки, недостатками известных герметичных кабельных вводов (узлов герметизации) являются:
- значительные затраты на приобретение и установку элементов устьевого оборудования;
- трудоемкость вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины.
Технический результат заявляемой полезной модели состоит в снижении затрат на приобретение и установку элементов устьевого оборудования, необходимых для вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины, и в снижении трудоемкости вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины в случае, если на скважине установлена фонтанная арматура, конструкцией которой не предусмотрена установка узла герметизации в переводник трубной головки.
Технический результат достигается тем, что в узле герметизации, содержащем корпус с осевым отверстием, элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля, согласно полезной модели осевое отверстие выполнено несквозным, корпус снабжен сообщающимися с несквозным осевым отверстием боковыми отводами с присоединительными фланцами, элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля, установлены внутри, по меньшей мере, одного отверстия для кабеля, выполненного в герметично закрывающем несквозное осевое отверстие фланце.
Элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля, могут быть установлены внутри, по меньшей мере, одного отверстия для кабеля слева и справа от оси отверстия для кабеля.
Элементами, обеспечивающими герметизацию и фиксацию кабеля, могут являться полые болты, нажимные конические шайбы, уплотнители с отверстиями для кабеля, опорные конические шайбы.
Пример конструктивного исполнения заявляемого узла герметизации поясняется чертежом, на котором представлен разрез главного вида узла герметизации, где:
1 - корпус;
2 - несквозное осевое отверстие;
3 - боковой отвод (2 шт.);
4 - присоединительный фланец (2 шт.);
5 - фланец;
6 - полый болт (4 шт.);
7 - нажимная коническая шайба (4 шт.);
8 - уплотнитель (4 шт.);
9 - опорная коническая шайба (4 шт.);
10 - шпилька (2 шт.);
11 - металлическое уплотнительное кольцо;
12 - паз (2 шт.);
13 - гайка (2 шт.).
Узел герметизации состоит из корпуса 1, имеющего несквозное осевое отверстие 2, боковые отводы 3 с присоединительными фланцами 4, сообщающиеся с несквозным осевым отверстием 2, и герметично закрывающего несквозное осевое отверстие 2 фланца 5. Во фланце 5 выполнено два отверстия для кабеля. Внутри каждого отверстия для кабеля слева и справа от оси отверстия установлены элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля: полые болты 6, нажимные конические шайбы 7, полиуретановые уплотнители 8, опорные конические шайбы 9. В качестве уплотнителей 8 может быть использована бензомаслостойкая резина.
В стенках корпуса 1 вокруг несквозного осевого отверстия 2 выполнены отверстия под шпильки 10 и паз под металлическое уплотнительное кольцо 11. В каждом присоединительном фланце 4 бокового отвода 3 выполнены отверстия под болты и паз 12 под металлическое уплотнительное кольцо. В герметично закрывающем несквозное осевое отверстие 2 фланце 5 выполнены отверстия под шпильки 10.
Узел герметизации собирают следующим образом.
Корпус 1 узла герметизации устанавливают в трубную обвязку между боковым отводом корпуса трубной головки и задвижкой. В пазы 12, выполненные в присоединительных фланцах 4 боковых отводов 3 устанавливают металлические уплотнительные кольца, смазанные с двух сторон смесью солидола с графитом. Присоединительный фланец 4 бокового отвода 3 болтами и гайками соединяют с присоединительным фланцем бокового отвода корпуса трубной головки. Присоединительный фланец 4 другого бокового отвода 3 болтами и гайками соединяют с присоединительным фланцем задвижки. В паз, выполненный в стенках корпуса 1 вокруг несквозного осевого отверстия 2, устанавливают металлическое уплотнительное кольцо 11, смазанное с двух сторон смесью солидола с графитом.
Электрический кабель, обеспечивающий питание электродвигателя погружного нефтяного насоса, и распределенный волоконно-оптический кабель-датчик для геофизических исследований выводят из скважины через боковой отвод корпуса трубной головки, боковой отвод 3 корпуса 1 узла герметизации и несквозное осевое отверстие 2 в корпусе 1 узла герметизации.
На электрический кабель нанизывают элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля: полый болт 6, нажимную коническую шайбу 7, полиуретановый уплотнитель 8, опорную коническую шайбу 9. Электрический кабель протягивают через отверстие для электрического кабеля, выполненное во фланце 5, полый болт 6 вкручивают в отверстие для электрического кабеля, выполненное во фланце 5. Таким же образом герметизируют и фиксируют распределенный волоконно-оптический кабель-датчик в отверстии для распределенного волоконно-оптического кабеля датчика, выполненном во фланце 5.
Фланец 5 закрепляют в стенках корпуса 1, расположенных вокруг несквозного осевого отверстия 2, с помощью шпилек 10 и гаек 13.
На электрический кабель нанизывают элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля: опорную коническую шайбу 9, полиуретановый уплотнитель 8, нажимную коническую шайбу 7, полый болт 6. Полый болт 6 вкручивают в отверстие для электрического кабеля, выполненное во фланце 5. Таким же образом герметизируют и фиксируют распределенный волоконно-оптический кабель-датчик в отверстии для распределенного волоконно-оптического кабеля датчика, выполненном во фланце 5.
Возможны варианты конструктивного исполнения узла герметизации, при которых во фланце, герметично закрывающем несквозное осевое отверстие, выполнено одно или три, или четыре отверстия для кабеля, внутри которых установлены элементы, обеспечивающие герметизацию и фиксацию кабеля.
Использование заявляемого узла герметизации в фонтанной арматуре, конструкцией которой не предусмотрена установка герметичного кабельного ввода (узла герметизации) в переводник трубной головки, обеспечивает:
- снижение затрат на приобретение и установку элементов устьевого оборудования, необходимых для вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины (не требуется замена переводника трубной головки, корпуса трубной головки, трубодержателя насосно-компрессорных труб, корпуса колонной головки);
- снижение трудоемкости вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины (не требуется выполнение отверстия для вывода, по меньшей мере, одного кабеля из скважины в трубодержателе насосно-компрессорных труб и протягивание, по меньшей мере, одного кабеля через это отверстие).