Взрывозащищенный кабельный ввод

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устьевому оборудованию, и предназначена для обеспечения герметичного и взрывозащищенного соединения погружного и наземного кабелей на фонтанной арматуре нефтяных и газовых скважин.
При эксплуатации скважин используется различное погружное электрооборудование (погружные нефтяные насосы, оборудование для геофизических исследований и т.п.), для обеспечения питания которых используются электрические и электрооптические кабели из нержавеющей стали. Ввиду наличия в скважине высокого давления, а также присутствия взрывоопасных газов, с целью обеспечения безопасности проведения работ, существует необходимость обеспечения герметичного и взрывозащищенного ввода кабеля.
Широко используемые на сегодняшний день кабельные вводы с резиновым уплотнителем, предназначенные для герметизации кабеля на устье скважины, не предусматривают возможность осуществления проверки на герметичность кабельного ввода. Такие вводы требуют постоянного технического обслуживания и контроля со стороны технического персонала, а повреждения не всегда могут быть выявлены своевременно. В связи с чем использование данного решения сопряжено с высокой степенью риска и не является безопасным.
Также известно использование в целях обеспечения взрывозащиты вывода погружного кабеля взрывозащищенных коробок, устанавливаемых на кабельные вводы в месте соединения погружного и наземного кабелей. Данное решение значительно увеличивает габариты конструкции и не позволяет использовать его на всём имеющемся фонде оборудования.
Из уровня техники известен взрывозащищенный кабельный ввод (Патент РФ №155936, опубл. 20.10.2015), содержащий корпус с цилиндрическим сквозным отверстием, снабженным резьбой, установленные в отверстии нажимное кольцо, уплотнительное кольцо и штуцер. Хвостовая часть корпуса снабжена крепежной резьбой для ввинчивания в монтажную стенку электрооборудования.
Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности использования герметичного вывода кабеля при высоких давлениях в скважине, ввиду того, что уплотнительное кольцо не рассчитано на высокое давление. А также отсутствие возможности соединения погружного и наземного кабелей.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание кабельного ввода, обладающего герметичностью и взрывозащитой, в условиях эксплуатации при высоком давлении, обеспечивающего соединение погружного и наземного кабелей, лишенного недостатков вышеуказанных аналогов, а также расширение арсенала технических средств указанного назначения.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении безопасности и надежности герметизации соединения погружного и наземного кабелей в ходе эксплуатации в условиях высокого давления в нефтяных и газовых скважинах, обеспечении взрывозащиты соединения.
Технический результат достигается за счет того, что взрывозащищенный кабельный ввод, содержит последовательно соединенные посредством резьбового соединения мост кабельного ввода, переходник опрессовочный,  колпак, накидную гайку и гайку изолятора, выполненные с отверстием для изолированной жилы кабеля, при этом в верхней части моста кабельного ввода выполнена резьба для соединения с адаптерным фланцем фонтанной арматуры; на переходнике опрессовочном установлено опрессовочное устройство, содержащее опрессовочный канал, соединенный с насосом для проведения опрессовки; в колпаке размещены внутренний и внешний изоляторы, выполненные с осевыми отверстиями под жилы кабеля, и толщина которых составляет не менее 5 мм; на мосту кабельного ввода и на переходнике опрессовочном выполнены узлы герметизации, состоящие из последовательно размещенных переднего и заднего обжимных колец и гайки, и установлены резиновые кольца.
Целесообразно, чтобы диаметр осевого отверстия для изолированной жилы кабеля составлял от 2 до 4 мм.
Целесообразно, чтобы на переходнике опрессовочном и колпаке были установлены передние и задние стопорные винты соответственно.
Целесообразно, чтобы внутренний и внешний изоляторы были выполнены из электроизоляционного полимера, в частности, фторпласта и/или капралона.
Целесообразно, чтобы на изолятор внешний был установлен колпак изолятора.
Целесообразно, чтобы колпак изолятора был выполнен из электроизоляционного полимера, в частности, фторпласта и/или капралона.
Целесообразно, чтобы на накидной гайке было установлено резиновое кольцо.
Полезная модель поясняется чертежами.
Фиг. 1 представляет собой общий вид устройства взрывозащищенного кабельного ввода.
Фиг. 2 представляет собой узел герметизации кабельного ввода.
В предпочтительном варианте исполнения устройство включает в себя мост кабельного ввода 1, переходник опрессовочный 2, опрессовочное устройство 3, колпак 6, накидную гайку 8 и гайку изолятора 10, выполненные с осевым отверстием для ввода изолированной жилы кабеля. Диаметр отверстия при этом может быть различным и соответствует диаметру изолированной жилы кабеля. Предпочтительно, диаметр осевого отверстия составляет от 2 до 4 мм.
Мост кабельного ввода 1 в верхней части снабжен резьбой для обеспечения его установки, посредством вкручивания, в адаптерный фланец фонтанной арматуры. Также в мосту кабельного ввода 1 выполнено осевое отверстие, диаметр которого соответствует диаметру изолированной жилы кабеля. Что позволяет продевать через мост кабельного ввода 1 изолированную жилу погружного кабеля, выведенного из фонтанной арматуры.
Мост кабельного ввода 1 выполнен с возможностью соединения с переходником опрессовочным 2, устанавливаемым на мост кабельного ввода 1 посредством резьбового соединения. Также мост кабельного ввода 1 выполнен с возможностью установки на него резиновых колец 13, обеспечивающих герметичность соединения в ходе проведения опрессовки.
В предпочтительном варианте исполнения в месте соединения моста кабельного ввода 1 и переходника опрессовочного 2 могут быть установлены передние стопорные винты 14, служащие для дополнительной фиксации и обеспечения прочности и герметичности соединения.
На переходнике опрессовочном 2, установлено опрессовочное устройство 3. Опрессовочное устройство 3 служит для проверки герметичности кабельного ввода и содержит опрессовочный канал 4, верхняя часть которого соединена с насосом для опрессовки (на чертеже не показан), а нижняя часть - с переходником опрессовочным 2. В месте соединения переходника опрессовочного 2 с опрессовочным каналом 4 на мосту кабельного ввода 1 выполнен первый узел герметизации 5.
Узлы герметизации 5 (фиг. 2) представляют собой  последовательно устанавливаемые на изолированную жилу кабеля переднее обжимное кольцо 17, заднее обжимное кольцо 18 и гайку 16, накручиваемую на мост кабельного ввода 1.
Переходник опрессовочный 2 выполнен с возможностью установки на него посредством резьбового соединения колпака 6. Во внутренней полости колпака 6 на переходнике опрессовочном 2 выполнен второй узел герметизации 5. Второй узел герметизации 5 также представляет собой последовательно устанавливаемые на изолированную жилу кабеля переднее обжимное кольцо 17, заднее обжимное кольцо 18 и гайку 16. Гайка 16 второго узла герметизации 5 накручивается на переходник опрессовочный 2.  Для обеспечения герметичности в момент проведения опрессовки перед вторым узлом герметизации 5 на переходнике опрессовочном 2 устанавливается резиновое кольцо 13.
В колпаке 6 выполнено соединение погружного и наземного кабелей 7. Соединение погружного и наземного кабелей 7 обеспечивается путем разделки изолированной жилы кабеля до медной жилы и установки на медную жилу погружного кабеля штыревого контакта, на  медную жилу наземного кабеля - гнездового контакта. Для защиты от появления искры в месте соединения двух кабелей в кабельном вводе, слева от соединения погружного и наземного кабеля 7 установлен изолятор внутренний 11, а справа - изолятор внешний 12. Изолятор внутренний 11 и изолятор внешний 12 выполнены с осевым отверстием для жилы кабеля. Изолятор внутренний 11 заполняет пространство между стенками устройства взрывозащищенного кабельного ввода и медной жилой погружного кабеля, а изолятор внешний - между стенками устройства взрывозащищенного кабельного ввода и медной жилой наземного кабеля. Толщина изолятора внутреннего 11 и изолятора внешнего 12 составляет не менее 5 мм, за счет чего, даже в случае повреждения изоляторов, образуется электрический зазор. В предпочтительном варианте исполнения изоляторы 11 и 12 выполнены из электроизоляционного полимера, в частности, фторпласта и/или капралона. На изолятор внешний 12 установлен колпак изолятора 9. Колпак изолятора 9 выполнен из электроизоляционного материала, предпочтительно, фторпласта или капралона, и обеспечивает  фиксацию изолятора внешнего 12, а также герметичность и взрывозащиту соединения погружного и наземного кабелей 7.
В свою очередь к колпаку 6 посредством резьбового соединения присоединена накидная гайка 8. Накидная гайка 8 выполнена с возможностью размещения внутри нее наземного кабеля, вокруг которого установлен изолятор внешний 12. Накидная гайка 8 служит для защиты и фиксации наземного кабеля, защиты от попадания влаги в соединение погружного и наземного кабелей 7. В предпочтительном варианте исполнения на накидную гайку 8 может быть установлено резиновое кольцо 19 для герметизации соединения.
С целью обеспечения надежности и герметичности соединения колпака 6 и накидной гайки 8 на колпаке 6 могут быть установлены задние стопорные винты 15.
К накидной гайке 8 посредством резьбового соединения присоединена гайка изолятора 10. Гайка изолятора 10 фиксирует изолятор внешний 12 и обеспечивает его защиту от внешних воздействий.
В предпочтительном варианте исполнения мост кабельного ввода 1, переходник опрессовочный 2, опрессовочное устройство 3, накидная гайка 8 и гайка изолятора 10 выполнены из коррозионностойкой стали.
Перед началом использования осуществляют сборку кабельного ввода в определенной последовательности.
Через мост кабельного ввода 1 продевается изолированная жила наземного кабеля, выведенного из фонтанной арматуры. Затем мост кабельного ввода 1, посредством резьбы, размещенной в верхней части, вкручивается в адаптерный фланец фонтанной арматуры (на чертеже не показан). Далее осуществляется сборка узла герметизации 5: на изолированную жилу кабеля последовательно устанавливаются переднее обжимное кольцо 17 и заднее обжимное кольцо 18, затем устанавливается гайка 16 и накручивается на мост кабельного ввода 1. Затем на мост кабельного ввода 1 устанавливаются резиновые кольца 13, обеспечивающие герметичность соединения в момент проведения опрессовки. Далее на мост кабельного ввода 1 накручивается посредством резьбового соединения переходник опрессовочный 2. Соединение моста кабельного ввода 1 с переходником опрессовочным 2 предпочтительно дополнительно фиксируется передними стопорными винтами 14.
После этого осуществляется сборка второго узла герметизации 5: изолированная жила кабеля продевается через переднее обжимное кольцо 17, заднее обжимное кольцо 18 и гайку 16. Гайка 16 накручивается на переходник опрессовочный 2. После этого на переходник опрессовочный 2 для обеспечения герметичности в момент проведения опрессовки устанавливается резиновое кольцо 13.
Затем изолированная жила кабеля разделывается до центральной медной жилы и на нее устанавливается штыревой контакт. Сверху на разделанный кабель устанавливается изолятор внутренний 7, таким образом, что изолятор внутренний 7 занимает свободное пространство между центральной медной жилой кабеля и оболочкой кабеля, соединенной с корпусом кабельного ввода.
Далее на переходник опрессовочный 2 накручивается колпак 6. Наземный кабель разделывается до центральной медной жилы и на него устанавливается гнездовой контакт. Медная жила наземного кабеля, с установленным на нее контактом, продевается в изолятор внешний 12 и сверху накручивается колпак изолятора 10. Собранная конструкция устанавливается в накидную гайку 8, далее на накидную гайку 8 посредством резьбового соединения устанавливается гайка изолятора 10. На накидную гайку 8 в предпочтительном варианте исполнения устанавливается резиновое кольцо 19 для герметичного соединения между накидной гайкой 8 и колпаком 6. Далее собранная конструкция вкручивается в колпак 6, тем самым обеспечивается герметичное и взрывобезопасное соединение погружного и наземного кабелей 7.
После сборки взрывозащищенного кабельного ввода производят его опрессовку путем подачи испытательного давления через опрессовочный канал 4 опрессовочного устройства 3.
Заявляемый взрывозащищенный кабельный ввод безопасен и надежен при эксплуатации в условиях высокого давления и предотвращает возможность возникновения искры при передаче электрического сигнала до погружного оборудования.