Кабельный переводник
CABLE SUB

Изобретение относится к оборудованию в нефтедобыче и предназначено для спуска скважинного прибора на геофизическом кабеле, входит, в частности, в состав кабельных телесистем для навигационного контроля с поверхности.
Известен кабельный переводник (патент RU №66404, МПК Е21В 17/02, опубл. 10.09.2007), содержащий резьбовой патрубок с коническим сальником кабельного ввода, уплотняемым посредством нажимного кольца и резьбовой втулки, резьбовая втулка выполнена удлиненной и содержит коническое посадочное для дополнительного конического сальника кабельного ввода, уплотняемого посредством дополнительного нажимного кольца и нажимной гайки, а в самой втулке на участке между сальниками кабельного ввода выполнены отверстия, посредством которых внутренняя полость втулки сообщена с опрессовочным и дренажным клапанами и манометром.
Недостатки переводника:
- во-первых, сложность конструкции обусловленная большим количество узлов и деталей (резьбовой патрубок с коническим сальником кабельного ввода, нажимные кольцо и гайка, резьбовая втулка и т.д.);
- во-вторых, ограниченные функциональные возможности, так как переводник не отвечает требованиям бурения горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин с использованием телесистем для навигационного контроля с поверхности за процессом бурения и позволяет работать только на устье скважины;
- в-третьих, низкая надежность в работе, так как переводник не обеспечивает герметизацию кабеля при давлениях выше 7,0-8,0 МПа.
2
Известен кабельный переводник, монтируемый в колонну бурильных труб, который служит для уплотнения троса при транспортировании подвешиваемого к нему прибора, спускаемого к забою скважины по колонне бурильных труб потоком бурового раствора, подаваемого буровым насосом (Крикшюнас В.П., Старцев А.О. Комплект технических средств ССК-46Г. НТЖ "Разведка и охрана недр". "Недра", М., 1991, №7, с.6-8). Переводник содержит патрубок в виде отводящей камеры, корпуса, герметизирующего устройства и бокового подводящего ниппеля для подсоединения к манифольду бурового насоса. Герметизирующее устройство включает в себя пакет резиновых уплотнительных манжет, поджимаемых пружиной, и служит для уплотнения троса при гидродосылке прибора под давлением 10-15 кгс/см и подаче не более 2 л/с в неглубоких (до 300 м) и малого диаметра (до 46 мм) геологоразведочных скважинах, пробуренных с поверхности и из подземных горных выработок на месторождениях каменного угля и других полезных ископаемых. Герметизирующее устройство и трос размещены в центральном канале корпуса переводника, а подача бурового раствора осуществляется через канал бокового подводящего ниппеля.
Недостатки переводника:
- во-первых, сложность конструкции обусловленная большим количество узлов и деталей (пакет резиновых уплотнительных манжет, пружина, переводник, ниппель и т.д.);
- во-вторых, низкая надежность в работе, так как переводник не обеспечивает герметизацию троса в процессе бурения нефтяных скважин забойными двигателями с одновременной циркуляцией бурового раствора при рабочем давлении до 5,0-7,0 МПа;
- во-третьих, ограниченные функциональные возможности, так как переводник не отвечает требованиям бурения горизонтальных и наклонно-направленных нефтяных и газовых скважин с использованием телесистем для навигационного контроля с поверхности за процессом бурения и позволяет работать только на устье скважины.
Известен кабельный переводник (патент RU №2267002, МПК Е21В 17/02 опубл. 27.12.2005), содержащий резьбовой патрубок с упорным торцом, корпус с прямолинейным и периферийным наклонным каналами, втулку и кольцевой уплотнитель, размещенные в прямолинейном канале корпуса, причем прямолинейный канал корпуса выполнен центральным, при этом в нем размещен стакан с внутренними и наружными продольными пазами, втулка установлена с возможностью взаимодействия с упорным торцом резьбового патрубка и выполнена с продольными выступами, размещенными во внутренних продольных пазах стакана, кольцевой уплотнитель выполнен с выступом, имеющим отверстие и прорезь для ввода в отверстие кабеля и размещенным в периферийном наклонном канале корпуса, на выходе которого установлен предохранитель в виде армирующего элемента, обращенного к прямолинейному каналу, и эластичного элемента с отверстием и пазом для размещения и ввода кабеля, втулка имеет ограничительное кольцо, установленное посредством стопорных болтов на ее продольных выступах, причем ограничительное кольцо на входе потока бурового раствора имеет скругленный внутрь торец радиусом (0,1-0,2)d, где d - диаметр внутреннего проходного отверстия ограничительного кольца, а на выходе имеет диффузор с углом конусности в пределах 4-10°, верхний конец втулки выполнен с внутренней резьбой, нижний конец резьбового патрубка выполнен с двумя цилиндрическими выступами, один из которых имеет упорный торец и размещен в интервале внутренней резьбы втулки, а другой имеет размещенные на наружной поверхности канавки под уплотнительные кольца.
Недостатки переводника:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (резьбовой патрубок с упорным торцом, корпус с прямолинейным и периферийным наклонным каналами, втулку и кольцевой уплотнитель, стакан с внутренними и наружными продольными пазами и т.д.);
- во-вторых, низкая надежность в работе, связанная с большим количеством зависимых друг от друга в процессе сборки деталей, что может привести к потере герметичности переводника в процессе работы;
- в-третьих, высокая себестоимости изготовления изделия, обусловленная большим количеством технологически сложных в изготовлении деталей в составе конструкции;
- в-четвертых, длительная продолжительность сборки на устье скважины из-за большого количества технологически сложных узлов и деталей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является кабельный переводник, содержащий корпус, выполненный из двух частей - верхней и нижней, соединенных между собой внутренней резьбой, а нижняя часть корпуса переводника выполнена с выступом, герметизирующую пробку с отверстием под геофизический кабель, полую втулку, ось которой параллельна оси переводника, но расположена со смещением от нее, на верхний конец втулки надета трубка, в которую вставлен соосно корпусу переводника патрубок, и накладку (патент RU №2136837, МПК Е21В 17/02, опубл. 10.09.1999). Геофизический кабель проходит снаружи внутрь переводника. Нижняя часть корпуса переводника навинчена на буровую колонну, а в верхней части корпуса выполнен паз. также переводник содержит две трубы, замковые втулки, прижимную втулку и держатель кабеля, герметизирующую пробку, гайку. В нижней части корпуса переводника размещена герметизирующая пробка с замковыми втулками и с отверстием для установки полой втулки, ось которой параллельна оси переводника, но расположена со смещением от нее, Патрубок, установленный соосно корпусу переводника крепится гайкой. На верхней части переводника установлена накладка с двумя болтами для крепления кабеля. Нижняя часть корпуса переводника выше герметизирующей пробки содержит еще прижимную втулку и держатель кабеля, выполненный в виде цанги.
Недостатки переводника:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей (замковые втулки, прижимную втулку и держатель кабеля, гайку и т.д.);
- во-вторых, низкая надежность в работе, связанная с большим количеством зависимых друг от друга в процессе сборки деталей, что может привести к потере герметичности переводника в процессе работы;
- в-третьих, высокая себестоимости изготовления изделия, обусловленная большим количеством технологически сложных в изготовлении деталей в составе конструкции;
- в-четвертых, длительная продолжительность сборки на устье скважины из-за большого количества технологически сложных узлов и деталей.
Техническими задачами изобретения являются упрощение конструкции кабельного переводника, повышение надежности его работы, а также снижение себестоимости изготовления кабельного переводника, снижение продолжительность его сборки на устье скважине и расширение арсенала технических средств для спуска геофизического кабеля.
Технические задачи решаются кабельным переводником, содержащим корпус, выполненный из двух частей - верхней и нижней, соединенных между собой внутренней резьбой, а нижняя часть корпуса переводника выполнена с выступом, герметизирующую пробку с отверстием под геофизический кабель, полую втулку, ось которой параллельна оси переводника, но расположена со смещением от нее, на верхний конец втулки надета трубка, в которую вставлен соосно корпусу переводника патрубок, и накладку.
Новым является то, что в нижней части корпуса герметизирующая пробка и полая втулка размещены параллельно друг другу, при этом ось герметизирующей пробки параллельна оси переводника, но расположена со смещением от оси корпуса переводника и совпадает с осью полой втулки, причем герметизирующая пробка выполнена из двух разрезных эластичных манжет с установленным между манжетами разрезным металлическим кольцом, кольцо и манжеты выполнены с разрезом под установку геофизического кабеля, при этом полая втулка снизу и сверху выполнена с эксцентричными фланцами, эксцентричные фланцы оснащены радиальными вырезами от периферии к центру, обеспечивающими размещение в вырезах геофизического кабеля, при этом верхний эксцентричный фланец установлен на полой втулке с возможностью вертикального осевого перемещения и поджатия герметизирующей пробки, а нижний эксцентричный фланец жестко закреплен к полой втулке, на верхний конец полой втулки со смещением от оси втулки, но при этом ось трубки совпадает с осью корпуса переводника, с помощью резьбового соединения навернута трубка, с возможностью создания усилия нижним торцом трубки на верхний эксцентричный фланец и далее на герметизирующую пробку, причем трубка снаружи напротив геофизического кабеля оснащена коническим скосом, а сверху в трубку вставлен патрубок, причем патрубок установлен соосно корпусу переводника и оснащен сверху наружной резьбой, обеспечивающей крепление патрубка к верхней части корпуса, а на верхней части корпуса переводника установлена накладка для крепления геофизического кабеля, при этом сверху в нижней части корпуса переводника по внутренней резьбе выполнена канавка под геофизический кабель, причем нижняя часть переводника снизу оснащена упором.
На фиг. 1 схематично изображен кабельный переводник.
На фиг. 2 изображено сечение А-А кабельного переводника.
На фиг. 3 изображено сечение Б-Б кабельного переводника.
На фиг. 4 изображено сечение В-В кабельного переводника.
На фиг. 5 изображено сечение Г-Г кабельного переводника.
Кабельный переводник содержит корпус 1 (см. фиг. 1), выполненный из двух частей - верхней 2 (см. фиг. 1, 5) и нижней 3 (см. фиг. 1-5). В нижней части 3 корпуса 1 параллельно друг другу размещены: герметизирующая пробка 4 (фиг. 1) и полая втулка 5 (см. фиг. 1, 2, 3).
Ось герметизирующей пробки 4 параллельна оси корпуса переводника, но расположена со смещением от нее. Герметизирующая пробка 4 (см. фиг. 1, 2) выполнена в виде двух разрезных эластичных манжет 6' (см. фиг. 1, 2) и 6'' (см. фиг. 1) с установленным между ними разрезным металлическим кольцом 7 (см. фиг. 1, 3). Эластичные манжеты выполнены из резиновых уплотнительных колец круглого сечения по ГОСТ 9833-73. Разрезные эластичные манжеты 6' и 6'' и разрезное металлическое кольцо 7 имеют возможность установки в них геофизического кабеля 8 (см. фиг. 1-5) через разрезы. Разрезы эластичных манжет 6' и 6'' смещены относительно разреза металлического кольца 7 на 90° (см. фиг. 2, 3).
Полая втулка 5 снизу и сверху оснащена эксцентричными фланцами 9 (см. фиг. 1) и 10, соответственно. Эксцентричные фланцы 9 и 10 оснащены соответствующими радиальными вырезами 11 и 12 от периферии к центру для размещения в них геофизического кабеля 8.
Верхний эксцентричный фланец 9 установлен на полой втулке 5 с возможностью вертикального осевого перемещения и поджатия эластичных манжет 6'' и 6', а нижний эксцентричный фланец 10 закреплен к полой втулке 5 жестко, например с помощью сварки.
На верхний конец полой втулки 5 со смещением от нее с помощью резьбового соединения 13 (см. фиг. 1) навернута трубка 14 (см. фиг. 1, 4). Ось трубки 14 совпадает с осью корпуса переводника. Благодаря резьбовому соединению 13 трубка 14 своим нижним торцом воздействует на верхний эксцентричный фланец 9, который передает усилие сжатия на эластичные манжеты.
Трубка 14 снаружи напротив геофизического кабеля 8 выполнена с коническим скосом 15 (см. фиг. 1, 4). Сверху в трубку 14 вставлен патрубок 16 (см. фиг. 1, 5). Патрубок 16 установлен соосно корпусу 1 переводника и оснащен сверху наружной резьбой 17 (см. фиг. 1) с помощью которой патрубок 16 крепится к верхней части 2 корпуса 1. Верхняя 2 и нижняя 3 части корпуса 1 переводника соединяются между собой внутренней резьбой 18, на верхней части 2 корпуса переводника установлена накладка (клямса) 19 (см. фиг. 1) для крепления геофизического кабеля 8.
Сверху в нижней части 3 корпуса 1 переводника по внутренней резьбе 18 на глубину и ширину, равную диаметру кабеля выполнена канавка 20 (см. фиг. 1, 5) под геофизический кабель 8. Нижняя часть 3 корпуса переводника снизу оснащена упором 21 (см. фиг. 1).
Кабельный переводник работает следующим образом.
На резьбу 22 (см. фиг. 1) нижней части 3 корпуса 1 переводника навинчивают трубу буровой колонны (на фиг. 1-5 не показано).
После чего в буровую колонну через нижнюю часть 3 (см. фиг. 1) корпуса 1 переводника опускают в скважину на геофизическом кабеле 8 скважинный прибор (на фиг. 1-5 не показано). На геофизический кабель 8 (см. фиг. 1-3) выше верхнего края нижней части 3 корпуса 1 последовательно устанавливают следующие детали:
- полую втулку 5, жестко соединенную с нижним эксцентричным фланцем 10, в который вставляют через вырез 12 эксцентричной втулки 10 геофизический кабель 8;
- с верхнего конца полой втулки 5 сверху вниз последовательно вставляют: первое разрезное эластичное кольцо 6 ', разрезное металлическое кольцо 7, второе разрезное эластичное кольцо 6'', и верхний эксцентричный фланец 9, при этом геофизический кабель 8 вставляют через разрезы первого разрезного эластичного кольца 6', разрезного металлического кольца 7, второго разрезного эластичного кольца 6'' и через вырез 11 верхнего эксцентричного фланца 9 втулки.
Собранную конструкцию спускают в нижнюю часть 3 корпуса 1 переводника до упора 21 (см. фиг. 1).
Далее спускают в нижнюю часть 3 корпуса 1 переводника трубку 14, установив предварительно уплотнительные кольца 23 (см. фиг. 1), и наворачивают ее с помощью резьбы 13 на верхний конец полой втулки 5. Доворачивают трубку 14, при этом нижний торец трубки 14, благодаря завороту по резьбе 13, создает осевое усилие сверху вниз на верхний эксцентричный фланец 9, который смещается вниз и герметизирует геофизический кабель 8 с помощью первого разрезного эластичного кольца 6' и второго разрезного эластичного кольца 6'', которые в осевом направлении сжимаются, а в радиальном направлении расширяются герметизируя геофизический кабель 8, при этом разрезы эластичных манжет 6' и 6'' смещены относительно разреза металлического кольца 7 и нижнего торца на 90°, что обеспечивает герметичность герметизирующей пробки 4. Устанавливают геофизический кабель 8 со стороны конического скоса 15 трубки (см. фиг. 4).
В отверстие верхней части 2 корпуса 1 (см. фиг. 1) переводника сначала вставляют патрубок 16, который потом резьбой 17 вворачивают в отверстие верхней части 2 корпуса 1, при этом патрубок 16 благодаря уплотнительным кольцам 23 герметично вставляется в трубку 14. В канавку 20 (см. фиг. 5), выполненную по внутренней резьбе 18 сверху в нижней части 3 корпуса 1 переводника, укладывают геофизический кабель 8. При необходимости вращением повернуть собранный узел, находящийся на упоре 21 (см. фиг. 1) внутри нижней части 3 корпуса 1 переводника так, чтобы конический скос 15 был напротив канавки 20.
Далее верхнюю 2 и нижнюю 3 части корпуса 1 переводника соединяют между собой внутренней резьбой 18, при этом геофизический кабель 8 остается неподвижным. Сверху снаружи в верхней части 2 корпуса 1 переводника геофизический кабель 8 крепят с помощью накладки (клямсы) 19.
Подготовленный таким образом кабельный переводник готов к работе. Разборку кабельного переводника осуществляют в обратном порядке.
Кабельный переводник в сравнении с прототипом имеет простую конструкцию, так как из него исключены две трубы, замковые и прижимная втулки, гайки.
Кабельный переводник имеет высокую надежность в работе, что связано как с упрощением конструкции, так и со снижением количества зависимых друг от друга деталей, представляющих конструкцию устройства, т.е. чем проще конструкция, тем надежнее устройство в работе. Кроме того, герметизирующая пробка выполнена в виде двух разрезных эластичных манжет с установленным между ними разрезным металлическим кольцом повышает надежность герметизации геофизического кабеля. Все это полностью исключает потери герметичности переводника в процессе работы.
В два раза снижается себестоимость изготовления кабельного переводника, что обусловлено снижением количеством технологически сложных в изготовлении деталей в составе конструкции.
На 10-15 минут сокращается продолжительность сборки на устье скважины из-за упрощения конструкции и снижения количества технологически сложных узлов и деталей.
Кабельный переводник имеет:
- простую конструкцию;
- высокую надежность в работе;
- низкую себестоимость изготовления;
- сокращенную продолжительность сборки на устье скважине.