Устройство для соединения гидравлических и электрических каналов
DEVICE FOR CONNECTING HYDRAULIC AND ELECTRICAL CHANNELS

Область техники
Прдлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности, эта технология относится к механизму ориентации подвески насосно-компрессорных труб и точной стыковки гидравлических и электрических каналов подвески насосно-компрессорных труб с гидравлическими и электрическими каналами пенетратора в блоке фонтанной арматуры.
Предшествующий уровень техники
Из уровня техники известен источник CN 101208495 В, опубл. 20.03.2013, МПК Е21В 33/043, раскрывающий систему заканчивания нефтяных и газовых скважин с подвеской насосно-компрессорных труб и способ монтажа подвески насосно-компрессорных труб (далее - подвеска НКТ). Узел подвески НКТ содержит трубу, расположенную в блоке системы подводных колонных головок. Узел подвески НКТ включает в себя эксплуатационную трубу, содержащую уплотнения и механизм блокировки. В узле подвески НКТ обеспечена гидравлическая и электрическая функциональность скважины и эксплуатационной трубы. Система гидравлических каналов и электрического канала в подвеске НКТ проходит продольно относительно центрального канала подвески НКТ и стыкуется непосредственно с гидравлическими и электрическими линиями блока фонтанной арматуры.
Известен также источник US 9920590, опубл. 20.03.2019, МПК Е21В 34/02, Е21В 33/03, в котором раскрыта технология управления потоком кольцевой жидкости из кольцевого пространства скважины через подвеску НКТ, а также узел устья скважины, включающий в себя подвеску НКТ, выполненную с возможностью соединения с колонной насосно-компрессорных труб и установленную в устье скважины.
Известно устройство для соединения гидравлических и электрических каналов (патент РФ № 2723792, опубл. 17.06.2020), содержащее систему подводных колонных головок с установленной в ней подвеской насосно-компрессорных труб, блок задвижек фонтанной арматуры, соединительную втулку, решающее эту проблему.
Общим недостатком вышеуказанных технических решений является недостаточная точность ориентирования гидравлических каналов и электрического канала подвески НКТ относительно каналов, выполненных в блоке фонтанной арматуры при установке подвески НКТ в блок фонтанной арматуры.
Сущность изобретения
Техническим результатом, достигаемым изобретением является повышение точности ориентирования гидравлических и электрических каналов подвески НКТ относительно каналов, выполненных в блоке фонтанной арматуры, при установке подвески НКТ в блок фонтанной арматуры.
Технический результат достигается за счет применения в конструкции изделия кроме устройства предварительной ориентации подвески НКТ дополнительного устройства - устройства точной ориентации НКТ.
Предложенное устройство для соединения гидравлических и электрических каналов, входящее в состав фонтанной арматуры, содержит корпус, имеющий по крайней мере один гидравлический и электрический канал, внутри которого расположена подвеска насосно-компрессорных труб, в состав которой входит вкладыш, имеющий по крайней мере один гидравлический и электрический канал, с присоединенным к нему узлом шпоночного фланца. При этом к корпусу присоединена втулка, в которую установлена втулка ориентации, имеющая профиль в виде спирали, заканчивающийся пазом, с которыми взаимодействует шпонка для грубой ориентации, установленная на узле шпоночного фланца, за счет чего происходит предварительная ориентация гидравлических и электрических каналов. Согласно изобретению устройство имеет дополнительную шпонку для точной ориентации, установленную на вкладыше, и паз, выполненный в корпусе, взаимодействующие между собой таким образом, что происходит точное совмещение гидравлических и электрических каналов. Причем зазор между пазом в корпусе и шпонкой для точной ориентации меньше зазора между пазом, в котором заканчивается профиль в виде спирали, и шпонкой для грубой ориентации, установленной на узле шпоночного фланца.
Краткое описание чертежей
Далее в описании приводится возможный, но не единственный вариант исполнения устройства.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 показан корпус блока задвижек в сборе с направляющей втулкой в разрезе.
На фиг. 2 показано положение вкладыша в сборе с узлом шпоночного фланца до попадания шпонки в паз направляющей втулки.
На фиг. 3 показано положение вкладыша в сборе с узлом шпоночного фланца до попадания шпонки в паз направляющей втулки, разрез А-А.
На фиг. 4 показано положение вкладыша после попадания шпонки в паз направляющей втулки.
На фиг. 5 показано положение вкладыша после попадания шпонки в паз направляющей втулки, разрез Б-Б.
На фиг. 6 показано положение шпонки в пазе на корпусе.
Подробное описание изобретения
Устройство предназначено для точной стыковки гидравлических и электрических каналов подвески НКТ с гидравлическими и электрическими каналами блока фонтанной арматуры.
Устройство состоит:
1 – втулка ориентации;
2, 3, 4, 7, 12 – отверстие;
5 – корпус;
6 – паз;
8 – профиль;
9 – паз;
10 - втулка;
11 – вкладыш;
13 – узел шпоночного фланца;
14 – шпонка;
15 – шпонка;
16, 17 – скос.
Устройство содержит корпус 5, имеющий по крайней мере один гидравлический и электрический канал, внутри которого расположена подвеска НКТ, в состав которой входит вкладыш 11 имеющий по крайней мере один гидравлический и электрический канал с установленной на нем шпонкой 14 для точной ориентации, к вкладышу 11 присоединен узел шпоночного фланца 13, к корпусу 5 присоединена втулка 10, в которую установлена втулка ориентации 1, имеющая профиль 8 в виде спирали, заканчивающийся пазом 9, с которыми взаимодействует шпонка 15 для грубой ориентации.
Работа устройства поясняется на примере совмещения осей двух отверстий 7 и 12, аналогично могут совмещаться другие гидравлические и электрические каналы.
На фиг. 1 показан корпус блока задвижек в сборе с направляющей втулкой в разрезе.
Втулка ориентации 1, имеющая профиль 8 и паз 9, установлена во втулке 10, которая в свою очередь подсобрана с корпусом 5, имеющим центральное отверстие 4, в котором может размещаться подвеска НКТ.  В корпусе 5 выполнены гидравлические и электрические каналы блока подводной фонтанной арматуры, в том числе отверстия 2, 3, 7.
В корпусе 5 выполнен паз 6.
На фиг. 2 показано положение вкладыша в сборе с узлом шпоночного фланца до попадания шпонки в паз направляющей втулки.
В корпус 5, входящий в состав узла фонтанной арматуры, устанавливается вкладыш 11 в сборе с узлом шпоночного фланца 13, входящие в состав подвески НКТ. Вкладыш 11 имеет отверстие 12. Шпонка 14 скользит по профилю 8 втулки ориентации 1, установленной во втулке 10, перемещаясь до паза 9, который при сборке ориентирован определенным образом относительно отверстия 7, при этом вся подвеска НКТ ориентируется таким образом, что оси отверстий 7 и 12 находятся преимущественно в одной плоскости.
На фиг. 3 показано положение вкладыша в сборе с узлом шпоночного фланца до попадания шпонки в паз направляющей втулки, разрез А-А.
На разрезе видно, что в положении, при котором оси отверстий 7 и 12 находятся преимущественно в одной плоскости, ось шпонки 15 ось паза 6 также ориентируются преимущественно в одной плоскости.
На фиг.  4. показано положение вкладыша после попадания шпонки в паз направляющей втулки.
При попадании шпонки 14 в паз 9 происходит перемещение подвески НКТ вдоль оси отверстия 4 таким образом, что оси отверстий 7 и 12 преимущественно совпадают.
На фиг. 5 показано положение вкладыша после попадания шпонки в паз направляющей втулки, разрез Б-Б.
При попадании шпонки 14 в паз 9 и перемещении подвески НКТ вдоль оси отверстия 4 таким образом, что оси отверстий 7 и 12 преимущественно совпадают, шпонка 15 размещается в пазе 6.
На фиг. 6 показано положение шпонки в пазе на корпусе.
Шпонка 15 имеет 2 скоса 16 и 17 для обеспечения соединения шпонки 15 и паза 6 при установке подвески НКТ.
Заявляемое устройство работает так: при опускании подвески НКТ в блок фонтанной арматуры шпонка 14 приходит во взаимодействие с профилем 8, разворачивая подвеску НКТ и ориентируя ее таким образом, что оси отверстий 7 и 12 располагаются преимущественно в одной плоскости, после чего шпонка 14 попадает в паз 9, после чего оси отверстий 12 и 7 преимущественно совпадают. Однако для того, чтобы исключить заклинивание подвески НКТ при перемещении шпонки 14 по профилю 8 и в пазе 9, зазоры между контактирующими поверхностями делают достаточно большими. В результате увеличенных зазоров может происходить частичное смещение наружного контура отверстия 7 относительно отверстия 12 что приводит к уменьшению проходного сечения гидравлического канала, следствием чего является уменьшение расхода рабочей жидкости, протекающей через гидравлический канал, и ухудшение результирующих показателей работы скважины.
Для точной ориентации расположения гидравлических и электрических каналов предлагается ввести в конструкцию подвески НКТ и узла фонтанной арматуры дополнительно шпонку 15 взаимодействующую с пазом 6, причем зазоры в соединении меньше, чем в соединении шпонки 14 и паза 9.
Дополнительно нужно отметить, что так как втулка ориентации 1 в которой выполнен профиль 8 и паз 9 запрессована во втулку 10, которая в свою очередь установлена в корпусе 5,  все это приводит к вероятности существенного увеличения результирующей погрешности, влияющей на точность совпадения осей гидравлических и электрических каналов в контактирующих поверхностях и для уменьшения результирующей  погрешности придется либо значительно ужесточить допуски изготовления деталей, либо ужесточить требования при сборке деталей, либо применять специальные устройства при изготовлении и сборке, все это усложняет и удорожает процесс изготовления и сборки как подвески НКТ, так и узла фонтанной арматуры.
Применение шпонки 15, присоединенной к вкладышу 11, и взаимодействующей с пазом 6 позволяет упростить сборку и изготовление изделия за счет исключения дорогостоящих мероприятий по повышению точности изготовления и сборки входящих элементов, кроме того появляется возможность сделать более прогнозируемым качество результирующего изделия, т.к. при такой конструкции основное влияние на точность оказывает точность изготовления корпуса 5 и вкладыша 11 в которых расположены как элементы гидравлических и электрических каналов, так и паз 6 и шпонка 15.
Применение шпонки 15, взаимодействующей с пазом 6, позволяет повысить точность совпадения осей гидравлических и электрических каналов, что позволяет достичь заявляемый технический результат, заключающийся в повышении точности ориентирования гидравлических и электрических каналов подвески НКТ относительно каналов, выполненных в блоке фонтанной арматуры, при установке подвески НКТ в блок фонтанной арматуры.