ГЕРМЕТИЗАТОР УСТЬЯ СКВАЖИНЫ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ И ВСТАВКА ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ

Полезная модель относится к устьевому оборудованию, которое используется при проведении работ на нефтяных и газовых скважинах. Конкретно заявляемая полезная модель относится к конструкции герметизатора, используемого для герметизации устья скважины при проведении исследовательских каротажных работ, а также к конструкции вставки для герметизации геофизического кабеля.
Известен герметизатор устья скважины, применяемый при исследовании скважин геофизическими приборами, спускаемыми в скважину на кабеле. Герметизатор содержит полый цилиндрический корпус со сквозным осевым каналом, снабженный верхним и нижним фланцами, и вставку для герметизации геофизического кабеля, установленную в осевом канале корпуса. Для фиксации вставки в корпусе служат ползуны, расположенные с возможностью перемещения в радиальных каналах, выполненных в верхнем фланце основания. Вставка состоит из верхнего и нижнего колец и расположенного между ними уплотнительного элемента, имеющих общий центральный канал для прохода геофизического кабеля. Верхнее и нижнее кольца выполнены разъемными в одной диаметральной плоскости с образованием двух полуколец для каждого кольца, и уплотнительный элемент выполнен разъемным в той же диаметральной плоскости с образованием двух половин. Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент соединены шпильками, снабженными нажимными гайками, расположенными со стороны верхнего торца верхнего кольца (RU 2249092 С2, 2005 г.). Указанное техническое решение является аналогом как для заявляемого герметизатора, так и для вставки для герметизации геофизического кабеля. Недостаток известной конструкции состоит в том, что в ней не предусмотрена проработка узла шарнирного
соединения разъемных частей вставки, обеспечивающего неразрывную связь этих частей при манипуляции вставкой в процессе герметизации геофизического кабеля. Отсутствие такого узла значительно усложняет процесс герметизации кабеля и увеличивает время на совмещение вставки с кабелем и на установку ее в осевом канале корпуса герметизатора. Кроме того, в известной конструкции отсутствуют средства, упрощающие разведение разъемных частей вставки и удержание этих частей в сведенном состоянии, что усложняет обслуживание вставки при проведении монтажных работ, связанных с установкой вставки с пропущенным через нее кабелем в корпусе герметизатора.
Ближайшим аналогом к заявляемой группе полезных моделей является герметизатор устья скважины, содержащий основание со сквозным осевым каналом, снабженное верхним и нижним фланцами, и вставку для герметизации геофизического кабеля, установленную в осевом канале основания. Для фиксации вставки в основании служат ползуны, расположенные с возможностью перемещения в радиальных каналах, выполненных в верхнем фланце основания. Вставка состоит из верхнего и нижнего колец и расположенного между ними уплотнительного элемента, имеющих общий центральный канал для прохода геофизического кабеля. Верхнее и нижнее кольца выполнены разъемными в одной диаметральной плоскости с образованием двух полуколец для каждого кольца, причем полукольца верхнего кольца соединены шарнирным узлом. Уплотнительный элемент выполнен разъемным в той же диаметральной плоскости с образованием двух половин. Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент и стянуты в единый блок проходящими через них двумя шпильками, оси которых расположены в одной диаметральной плоскости, перпендикулярной упомянутой диаметральной плоскости разъема, и по разные стороны от плоскости разъема. На выступающих над верхним кольцом концах шпилек установлены нажимные гайки. На наружном торце верхнего кольца смонтированы рукоятки (RU 2102579 С1, 1998г.). В известном герметизаторе узел шарнирного соединения полуколец верхнего кольца выходит за пределы окружности, образующей наружный контур верхнего кольца, что затрудняет заглубление вставки в сквозном осевом
канале основания. Кроме того, предусмотренные в конструкции вставки рукоятки, упрощающие разведение разъемных частей вставки и удержание этих частей в сведенном состоянии, смонтированы на участках наружного торца верхнего кольца, расположенных между узлом шарнирного соединения полуколец и соответствующей нажимной гайкой. В результате каждая рукоятка оказывается размещенной в непосредственной близости к соответствующей нажимной гайке, что затрудняет доступ к гайкам при закручивании их гаечным ключом.
Технический результат, который достигается при использовании предлагаемой группы полезных моделей, заключается в упрощении обслуживания заявляемого объекта, в упрощении монтажных работ, связанных с совмещением вставки с геофизическим кабелем и с установкой вставки в канале основания и, как следствие, в повышении производительности труда при герметизации геофизического кабеля для проведения исследовательских каротажных работ.
Для достижения указанного технического результата предлагается герметизатор устья скважины при проведении геофизических работ, содержащий основание со сквозным осевым каналом, снабженное верхним и нижним фланцами, вставку для герметизации геофизического кабеля, установленную в осевом канале основания, ползуны для фиксации вставки в основании, расположенные с возможностью перемещения в радиальных каналах, выполненных в верхнем фланце основания, и средства перемещения ползунов в радиальных каналах. Вставка состоит из верхнего и нижнего колец и расположенного между ними уплотнительного элемента, имеющих общий центральный канал для прохода геофизического кабеля. Верхнее и нижнее кольца выполнены разъемными в одной диаметральной плоскости с образованием двух полуколец для каждого кольца, причем полукольца верхнего кольца соединены шарнирным узлом, включающим пластинчатую накладку, установленную на верхнем торце этого кольца в пределах его окружности, образующей наружный контур кольца, и со стороны одного из концов линии его диаметрального разъема и закрепленную на верхнем кольце двумя винтами
с возможностью поворота относительно последних, расположенными по разные стороны от упомянутой плоскости разъема. Уплотнительный элемент выполнен разъемным в той же диаметральной плоскости с образованием двух половин. Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент стянуты в единый блок проходящими через них двумя резьбовыми крепежными элементами, оси которых расположены в одной диаметральной плоскости, перпендикулярной упомянутой диаметральной плоскости разъема, и по разные стороны от плоскости разъема, при этом на выступающих над верхним кольцом резьбовых концах крепежных элементов установлены нажимные гайки. На наружном торце верхнего кольца смонтированы рукоятки, при этом рукоятки и шарнирный узел расположены по разные стороны от нажимных гаек.
Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент имеют гнезда с установленными в них центрирующими пальцами, связывающими уплотнительный элемент со стороны его торцев с кольцами.
Сквозной осевой канал основания выполнен коническим, по меньшей мере, на части своей длины, при этом боковые поверхности верхнего и нижнего колец и уплотнительного элемента вставки образуют конусную поверхность, соответствующую боковой поверхности конической части канала основания.
На боковой поверхности верхнего кольца вставки выполнена кольцевая канавка для захода ползунов при фиксации вставки в основании.
Стенка каждого радиального канала, выполненного в верхнем фланце основания, со стороны боковой поверхности этого фланца имеет резьбовой участок, а каждое средство перемещения ползунов в радиальных каналах содержит рукоятку, установленную в обечайке, а также соосно расположенные втулку, размещенную в радиальном канале со стороны боковой поверхности верхнего фланца и имеющую резьбовой участок на своей наружной поверхности, взаимодействующий с резьбовым участком стенки радиального канала, и резьбовой участок на своей внутренней поверхности, и обойму, имеющую форму стакана, посаженного со стороны своего открытого торца на
хвостовую часть ползуна и имеющего на своей наружной поверхности резьбу, взаимодействующую с резьбовым участком на внутренней поверхности втулки, причем на наружной стороне донной части стакана выполнен хвостовик, на котором посредством разъемного соединения зафиксирована обойма рукоятки.
На торцевых поверхностях верхнего и нижнего фланцев выполнены кольцевые канавки, служащие для размещения уплотнительного кольца.
К кольцевой канавке со стороны осевого канала основания примыкает кольцевой буртик.
Обечайка рукоятки средства перемещения ползунов закреплена на хвостовике стакана посредством винта, установленного в боковой стенке обечайки.
Ползун имеет цилиндрическую форму, при этом диаметр основной части ползуна, к которой примыкает его хвостовая часть, больше диаметра хвостовой части, причем стакан выполнен с возможностью воздействия своим открытым торцем при своем перемещении на торец основной части ползуна, образованный на участке перепада диаметров частей ползуна.
На наружной поверхности основной части ползуна имеется паз, в который входит ограничитель, расположенный в отверстии, выполненном в верхнем фланце, и позволяющий исключить проворачивание ползуна в радиальном канале при поступательном перемещении.
На наружной поверхности основной части ползуна выполнена кольцевая канавка, в которой расположено уплотнительное кольцо.
В качестве второго объекта группы полезных моделей предлагается вставка для герметизации геофизического кабеля, которая состоит из верхнего и нижнего колец и расположенного между ними уплотнительного элемента, имеющих общий центральный канал для прохода геофизического кабеля. Верхнее и нижнее кольца выполнены разъемными в одной диаметральной плоскости с образованием двух полуколец для каждого кольца, причем полукольца верхнего кольца соединены шарнирным узлом, включающим пластинчатую накладку, установленную на верхнем торце этого кольца в пределах
его окружности, образующей наружный контур кольца, и со стороны одного из концов линии его диаметрального разъема и закрепленную на верхнем кольце двумя винтами с возможностью поворота относительно последних, расположенными по разные стороны от упомянутой плоскости разъема. Уплотнительный элемент выполнен разъемным в той же диаметральной плоскости с образованием двух половин. Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент стянуты в единый блок проходящими через них двумя резьбовыми крепежными элементами, оси которых расположены в одной диаметральной плоскости, перпендикулярной упомянутой диаметральной плоскости разъема, и по разные стороны от плоскости разъема, при этом на выступающих над верхним кольцом резьбовых концах крепежных элементов установлены нажимные гайки. На наружном торце верхнего кольца смонтированы рукоятки, при этом рукоятки и шарнирный узел расположены по разные стороны от нажимных гаек.
Верхнее и нижнее кольца и уплотнительный элемент имеют гнезда с установленными в них центрирующими пальцами, связывающими уплотнительный элемент со стороны его торцев с кольцами.
Боковые поверхности верхнего и нижнего колец и уплотнительного элемента образуют конусную поверхность, соответствующую боковой поверхности конической части сквозного осевого канала основания герметизатора устья скважины.
Выполнение используемой в герметизаторе вставки, имеющей центральный канал для прохода геофизического кабеля, из двух разъемных в диаметральной плоскости частей, имеющих возможность поворота одна относительно другой за счет шарнирного узла, соединяющего полукольца верхнего кольца вставки, позволяет в значительной степени упростить процесс смыкания частей вставки вокруг кабеля. Образование шарнирного узла из пластинчатой накладки, установленной на верхнем торце верхнего кольца в пределах его окружности и со стороны одного из концов линии его разъема и закрепленной на верхнем кольце двумя винтами, расположенными по разные стороны от линии разъема, обеспечивает беспрепятственное заглубление
вставки в сквозном осевом канале основания и фиксацию вставки в этом канале, благодаря отсутствию частей шарнирного узла, выступающих за пределы боковой поверхности вставки. Наличие двух рукояток, каждая из которых смонтирована на соответствующем полукольце верхнего кольца, позволяет упростить разведение разъемных частей вставки и удержание этих частей в сведенном состоянии, а расположение рукояток и шарнирного узла по разные стороны от нажимных гаек облегчает, с одной стороны, доступ к нажимным гайкам при закручивании их гаечным ключом и увеличивает, с другой стороны, расстояние между точкой крепления рукоятки и шарнирным узлом, что в еще большей степени упрощает проведение манипуляций по разведению частей вставки и по обеспечению необходимого усилия для смыкания этих частей.
Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображено основание герметизатора устья скважины при проведении геофизических работ, вид спереди с частичным разрезом; на фиг.2 - общий вид вставки для герметизации геофизического кабеля; на фиг.3 - вставка для герметизации геофизического кабеля в разобранном состоянии; на фиг.4 - вставка для герметизации геофизического кабеля, вид спереди с частичным разрезом; на фиг.5 - вставка для герметизации геофизического кабеля, вид сбоку; на фиг.6 - вид сверху на фиг.5.
Герметизатор устья скважины при проведении геофизических работ содержит основание 1 со сквозным осевым каналом 2 и вставку 3 для герметизации геофизического кабеля. Преимущественно корпус 4 основания 1 выполнен цилиндрическим. Канал 2 в основании 1 может быть выполнен цилиндрическим по всей своей длине или коническим, по меньшей мере, на части своей длины, как показано на фиг.1. При выполнении канала 2 коническим большее основание конуса обращено наружу со стороны верхнего фланца.
Основание 1 имеет нижний фланец 5 и верхний фланец 6. В верхнем фланце 6 выполнены радиальные сквозные каналы 7. Стенка 8 каждого
радиального канала 7 со стороны боковой поверхности 9 верхнего фланца 6 имеет резьбовой участок 10.
В сквозном осевом канале 2 основания 1 установлена вставка 3 для герметизации геофизического кабеля. Вставка 3 состоит из верхнего кольца 11, нижнего кольца 12 и расположенного между кольцами 11 и 12 уплотнительного элемента 13. Кольца 11, 12 и уплотнительный элемент 13 имеют общий центральный канал 14 для прохода геофизического кабеля.
Кольца 11 и 12 и уплотнительный элемент 13 выполнены по форме усеченного конуса. Большее основание конуса нижнего кольца 12 обращено к меньшему основанию конуса уплотнительного элемента 13, а большее основание конуса уплотнительного элемента 13 обращено к меньшему основанию конуса верхнего кольца 11. Образованная таким образом из колец 11 и 12 и уплотнительного элемента 13 вставка 3 имеет конусную боковую поверхность, соответствующую поверхности конического осевого канала 2 в основании.
Верхнее кольцо 11 выполнено разъемным с образованием полуколец 15 и 16. Нижнее кольцо 12 также выполнено разъемными с образованием двух полуколец 17 и 18. Уплотнительный элемент 13 выполнен разъемным с образованием двух половин 19 и 20. Разъем верхнего и нижнего колец 11 и 12 и уплотнительного элемента 13 выполнен в одной диаметральной плоскости. Линия разъема показана позицией 21.
Полукольца 15 и 16 верхнего кольца 11 соединены шарнирным узлом 22, включающим пластинчатую накладку 23, закрепленную на верхнем кольце 11 двумя винтами 24 и 25. Винты 24 и 25 расположены по разные стороны от линии разъема 21. Накладка 23 расположена в пределах окружности 26 верхнего торца 27 кольца 11 и со стороны одного из концов линии разъема 21.
Верхнее и нижнее кольца 11 и 12 и уплотнительный элемент 13 стянуты в единый блок двумя болтами 28. Вместо болтов 28 могут быть использованы шпильки. Болты 28 проходят через отверстия, выполненные в кольцах 11 и 12 и уплотнительном элементе 13. Оси 29 болтов 28 расположены в одной
диаметральной плоскости 30, перпендикулярной диаметральной плоскости разъема вставки (линия разъема 21), и находятся по разные стороны от плоскости разъема. На выступающих над верхним кольцом 11 резьбовых концах болтов 28 установлены нажимные гайки 31.
Верхнее кольцо 11 имеет, со стороны своего меньшего основания, гнезда 32, соосные гнездам 33, выполненным в уплотнительном элементе 13 со стороны его большего основания. Нижнее кольцо 12 имеет, со стороны своего большего основания, гнезда 34, соосные гнездам 35, выполненным в уплотнительном элементе 13 со стороны его меньшего основания. В гнездах установлены центрирующие пальцы 36, которые стабилизируют положение колец 11 и 12 и уплотнительного элемента 13 относительно друг друга при сборке вставки 3.
На верхнем торце каждого полукольца 15, 16 верхнего кольца 11 смонтировано по одной рукоятке 37. Обе рукоятки 37 расположены по одну сторону от нажимных гаек 31, а шарнирный узел 22 расположен по другую сторону от нажимных гаек 31, благодаря чему место крепления каждой рукоятки 37 находится на максимально удаленном от шарнирного узла 22 расстоянии.
В каждом радиальном канале 7 верхнего фланца 6 расположен ползун 38, который при перемещении в направлении вертикальной оси основания 1 заходит в кольцевую канавку 39, выполненную на боковой поверхности верхнего кольца 11 и фиксирует вставку 3 в основании 1. На наружной поверхности ползуна 38 выполнена кольцевая канавка 40, в которой расположено уплотнительное кольцо 41. Кроме того, на наружной поверхности основной части 42 ползуна 38 имеется паз 43, в который входит ограничитель 44, расположенный в отверстии, выполненном в верхнем фланце 6. Ограничитель 44 позволяет исключить проворачивание ползуна 38 в радиальном канале 7 при поступательном перемещении ползуна.
Имеется средство перемещения ползуна 38 в радиальном канале 7, которое содержит рукоятку 45, установленную в отверстиях 46 обечайки 47 перпендикулярно оси последней. Рукоятка 45 может перемещаться в отверстиях 46 относительно обечайки 47. Кроме того, средство перемещения ползуна
38 включает в себя соосно расположенные втулку 48 с фланцем и обойму 49.
Втулка 48 установлена в радиальном канале 7 со стороны боковой поверхности верхнего фланца 6. На наружной поверхности втулки 48 имеется резьбовой участок 50, который взаимодействует с резьбовым участком 10 стенки радиального канала 7. На внутренней поверхности втулки 48 предусмотрен резьбовой участок 51.
Обойма 49 имеет форму стакана, посаженного со стороны своего открытого торца на хвостовую часть 52 ползуна 38. Диаметр хвостовой части 52 меньше диаметра основной части 42 ползуна 38. На наружной поверхности стакана выполнена резьба 53, взаимодействующая с резьбовым участком 51 на внутренней поверхности втулки 48. Донная часть 54 стакана выступает за пределы его боковой поверхности, образуя бурт 55, который с одной стороны может упираться во фланец втулки 48, а с другой контактирует с торцем обечайки 47.
На наружной стороне донной части 54 стакана выполнен хвостовик 56, на который устанавливается обечайка 47 до упора в бурт 55. Обечайка 47 зафиксирована на хвостовике 56 посредством винта 57.
В донной части 54 и хвостовике 56 стакана имеется дроссельное отверстие 58 для смазки.
На торцевых поверхностях 59 верхнего фланца 6 и нижнего фланца 5 выполнены кольцевые канавки 60, служащие для размещения уплотнительного кольца. К канавке 60 со стороны осевого канала 2 основания 1 может примыкать кольцевой буртик 61, ограничивающий возможное смещение уплотнительного кольца.
При установке съемной вставки 3 в основание 1 предварительно осуществляют сборку вставки в единый узел.
Рукоятками 37 раздвигают половины вставки по линии диаметрального разъема (линия разъема 21) относительно шарнирного узла 22 и через образовавшуюся угловую щель надевают вставку 3 на геофизический кабель. При этом кабель размещается в центральном канале 14 вставки 3. Затем половины
вставки 3 смыкают вокруг кабеля до контакта указанных половин по плоскости разъема вставки, и удерживают их в сомкнутом состоянии, используя при этом рукоятки 37. Благодаря креплению рукояток 37 на максимально удаленном от шарнирного узла 22 расстоянии обеспечивается плотное примыкание половин вставки одна к другой по плоскости разъема вставки.
Перед установкой вставки 3 в основание 1 нажимные гайки 31 отворачивают до упора.
Собранную таким образом вставку 3 перемещают по кабелю вниз и заводят в сквозной осевой канал 2 основания 1. Синхронно вращая две рукоятки 45 (на 7-9 оборотов по часовой стрелке), фиксируют вставку 3 выдвижными ползунами 38, которые при вращении рукояток 45 перемещаются в направлении центральной оси основания и заходят в кольцевую канавку 39, выполненную на боковой поверхности верхнего кольца 11.
Затем гаечным ключом вращают нажимные гайки 31 и осуществляют герметизацию канала 2 основания 1. При этом уплотнительный элемент 13, будучи выполненным из эластичного материала, сжимается между кольцами 11 и 12, в результате чего уменьшается его высота и увеличивается его наружный диаметр. Происходит герметизация зазоров между половинами уплотнительного элемента 13, между вставкой 3 и стенками канала 2 и между стенками центрального канала 14 вставки 3 и кабелем.
Таким образом, вручную за время, необходимое для поворота гаек 31 на несколько оборотов, будет осуществлена герметизация устья скважины.