УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПЛОТНЕНИЯ КАБЕЛЯ ПОГРУЖНОГО НАСОСА И КАПИЛЛЯРНОГО ТРУБОПРОВОДА НА УСТЬЕ СКВАЖИНЫ
DEVICE FOR SEALING OF SUBMERSIBLE PUMP CABLE AND CAPILLARY TUBING AT WELLHEAD

Изобретение относится к горной промышленности и может быть применено при эксплуатации скважин с помощью погружного насоса и капиллярного трубопровода для уплотнения кабелей на устье скважины.
Известно устройство для уплотнения кабеля погружного электронасоса на устье скважины (авторское свидетельство SU №1596068, МПК E21B 33/03, опубл. 30.09.1990, бюл. №36), содержащее полый корпус, концентрично размещенные в нем уплотнительные элементы с осевыми каналами под жилы кабеля, опорную и упорную шайбы в виде дисков с симметрично расположенными по наружной поверхности каждого диска фигурными вырезами в плане по форме полуокружности, сопряженной с касательными к ней, параллельными друг к другу, грундбуксу и крышку, дополнительную упорную шайбу с фигурными вырезами, размещенную в корпусе основной упорной шайбы с возможностью частичного перекрытия фигурных вырезов, причем последние в упорных шайбах расположены под одинаковым углом к диаметральным плоскостям, проходящим через центр диска и центры полуокружностей.
Недостатки данного устройства:
- во-первых, устройство не позволяет уплотнять на устье скважины второй кабель, например капиллярный трубопровод, предназначенный для подачи химических реагентов в скважину при совместном спуске в скважину с кабелем погружного насоса;
- во-вторых, при затягивании нажимной гайки некоторый объем уплотнительных шайб вытесняется через вырезы нажимного элемента, а в нижней упорной шайбе до заполнения объемов пазов, что отрицательно влияет на качество уплотнения кабеля.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины (патент RU №2046178, МПК E21B 33/03, опубл. 20.10.1995., бюл. №29), содержащее полый корпус, установленный в устьевой арматуре, концентрично размещенные в нем последовательно снизу вверх и имеющие осевые каналы под жилы кабеля погружного насоса опорную шайбу, уплотнительные шайбы, нажимной элемент и нажимную гайку, навинченную на корпус с возможностью взаимодействия с нажимным элементом, при этом осевые каналы под жилы кабеля расположены в ряд в диаметральной плоскости уплотнительных шайб, каждая уплотнительная шайба выполнена в виде двух одинаковых частей с поверхностью разъема, совпадающей в промежутке между осевыми каналами с плоскостью расположения жил кабеля, а по краям с диаметральными плоскостями, проходящими в плане симметрично относительно обеих осей шайбы через центры крайних осевых каналов на одной половине высоты шайбы по одну сторону, на другой половине высоты шайбы, по другую сторону плоскости расположения жил кабеля с возможностью образования при переходе с одной половины высоты шайбы на другую горизонтальной плоскости разъема, причем опорная шайба и нажимной элемент выполнены в виде разрезных цилиндров из диэлектрического материала, а осевые каналы под жилы кабеля расположены в ряд в диаметральной плоскости, проходящей через линию разреза цилиндров.
Недостатки данного устройства:
- во-первых, ограниченная функциональная возможность устройства, обусловленная тем, что в процессе эксплуатации скважины на насосном оборудовании образуются отложения асфальтосмолопарафинов, солей и гипса, а также происходит коррозия нефтепромыслового оборудования и образование водонефтяных эмульсий, что существенно снижает эффективность процесса добычи нефти. Данное устройство не позволяет перепускать через себя второй кабель (капиллярный трубопровод), не решает вышеуказанную проблему,
- во-вторых, невозможность уплотнения на устье скважины второго кабеля, например капиллярного трубопровода, спускаемого в скважину для дозирования химических реагентов в скважину, оснащенную погружным насосным оборудованием (электроцентробежным насосом) для добычи нефти, в связи с чем снижается качество работы устройства.
Техническими задачами предложения являются расширение функциональных возможностей устройства за счет создания конструкции устройства, позволяющей снизить образование асфальтосмолопарафинов и солей на насосном оборудовании и коррозии нефтепромыслового оборудования, а также повышение качества работы устройства.
Поставленные технические задачи решаются устройством для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины, содержащим цилиндрический полый корпус, установленный в устьевой арматуре, концентрично размещенные в полом корпусе последовательно снизу вверх и имеющие осевые каналы под жилы кабеля погружного насоса опорную шайбу, уплотнительные шайбы, нажимной элемент и нажимную гайку, навинченную на полый корпус с возможностью взаимодействия с нажимным элементом.
Новым является то, что устьевая арматура оснащена патрубком с пропущенным через него капиллярным трубопроводом, причем с одной стороны патрубок жестко соединен с затрубным пространством скважины, а с другой стороны патрубок оснащен заглушкой с внутренней цилиндрической полостью и кольцевым уступом с осевым каналом под капиллярный трубопровод, также на торце заглушки выполнены резьбовые отверстия, при этом в цилиндрической полости заглушки справа налево установлены упорное кольцо, уплотнительный элемент, нажимное кольцо и крышка, оснащенная осевым каналом с радиальным вырезом и отверстиями, при этом в отверстия крышки установлены болты, оснащенные пружинной и плоской шайбами и ввернутые в резьбовые отверстия заглушки с возможностью взаимодействия торца крышки с торцом нажимной гайки при вворачивании болтов в резьбовые отверстия заглушки с преобразованием осевого усилия на уплотнительный элемент в его радиальное расширение с уплотнением капиллярного трубопровода, причем к патрубку жестко присоединен отвод, оснащенный вентилем.
На фиг.1, 2, 3 схематично изображено предлагаемое устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины.
Устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины содержит полый корпус 1 (см. фиг.1 и 2), установленный в устьевой арматуре 2, концентрично размещенные в полом корпусе 1 последовательно снизу вверх и имеющие осевые каналы под жилы кабеля 3 погружного насоса (на фиг.1, 2, 3 не показан) опорную шайбу 4 (см. фиг.2), уплотнительные шайбы 5, нажимной элемент 6 и нажимную гайку 7, навинченную на полый корпус 1 с возможностью взаимодействия с нажимным элементом 6.
Полый корпус 1 ввернут в планшайбу 8 (см. фиг.1), закрепленную на опорном фланце 9 устьевой арматуры 2.
Устьевая арматура 2 оснащена патрубком 10 с пропущенным через него капиллярным трубопроводом 11. С одной стороны патрубок 10 жестко соединен с затрубным пространством скважины 12, например, с помощью муфты 13.
С другой стороны патрубок 10 оснащен заглушкой 14 с внутренней цилиндрической полостью 15 и кольцевым уступом 16 с осевым каналом 17 под капиллярный трубопровод 11. Также на торце заглушки 14 выполнены резьбовые отверстия 18.
В цилиндрической полости 15 заглушки 14 справа налево установлены упорное кольцо 19, уплотнительный элемент 20, нажимное кольцо 21 и крышка 22, оснащенная осевым каналом 23 с радиальным вырезом 24 и отверстиями 25 (см. фиг.1).
Уплотнительный элемент 20 представляет собой, например, три резиновых уплотнительных кольца.
В отверстия 25 крышки 22 установлены болты 26 (см. фиг.3), оснащенные пружинной 27 (см. фиг.1) и плоской 28 шайбами и ввернутые в резьбовые отверстия 18 заглушки 14 с возможностью взаимодействия торца крышки 22 с торцом нажимного кольца 21 при вворачивании болтов 26 в резьбовые отверстия 18 заглушки 14 с преобразованием осевого усилия на уплотнительный элемент 20 в его радиальное расширение с уплотнением капиллярного трубопровода 11.
К патрубку 10 жестко присоединен отвод 29, оснащенный вентилем 30.
Устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины работает следующим образом.
В процессе спуска погружного насоса, например электроцентробежного, на колонне труб 31 кабель 3 (см. фиг.1) погружного насоса и капиллярный трубопровод 11 крепят на наружной поверхности колонны труб 31 при помощи металлических поясков 32 (клямс). Устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины монтируют, как показано на фиг.1.
Для этого сначала на устье скважины производят уплотнение (см. фиг.2) кабеля 3 погружного насоса. Для этого вворачивают нажимную гайку 7 в полый корпус 1, при этом нажимная гайка 7 через нажимной элемент 6 оказывает усилие на уплотнительные шайбы 5, которые сжимаются в осевом направлении и расширяются радиально, что приводит к уплотнению кабеля 3 (см. фиг.1) в планшайбе 8 устьевой арматуры 2.
Затем через патрубок 11, жестко соединенный с отводом 29 и вентилем 30, пропускают капиллярный трубопровод 11 (второй кабель). Далее сообщают патрубок 11 с затрубным пространством 12 скважины посредством муфты 13.
Далее капиллярный трубопровод 11 пропускают через осевой канал 17 заглушки 14, упорное кольцо 19, уплотнительный элемент 20, нажимное кольцо 21. Устанавливают упорное кольцо 19, уплотнительный элемент 20, нажимное кольцо 21 во внутреннюю цилиндрическую полость 15 заглушки 14 до упора упорного кольца 19 в кольцевой уступ 16. Далее через радиальный вырез 24 (фиг.3) крышки 22 (фиг.1) устанавливают капиллярный трубопровод 11 в осевой канал 23 крышки 22.
Болты 26, например, в количестве трех штук, как показано на фиг.3, оснащают пружинными 27 (см. фиг.1) и плоскими 28 шайбами. Затем устанавливают болты 26 в отверстия 25 крышки 22. Устанавливают крышку 22 во внутреннюю цилиндрическую полость 15 заглушки 14 до упора торца крышки 22 в торец нажимного кольца 21, после чего вворачивают болты 26 в резьбовые отверстия 18.
При вворачивании болтов 26 в резьбовые отверстия 18 заглушки 14 происходит взаимодействие торца заглушки 22 с торцом нажимного кольца 21 с созданием осевого усилия от крышки 22 и нажимного кольца 21 на уплотнительный элемент 20, что приводит к его радиальному расширению и уплотнению капиллярного трубопровода 11 (см. фиг.3).
При проведении технологических операций, например при глушении скважины, отключают погружной насос, производят закачку жидкости глушения при открытом вентиле 30 (см. фиг.1) через отвод 29 и внутреннее пространство патрубка 10, через затрубное пространство 12 в скважину. По окончании проведения технологической операции вентиль 30 закрывают.
Применение пружинных 27 и плоских 28 шайб позволяет исключить разуплотнение капиллярного трубопровода 11 в результате вибрации устьевой арматуры 2 в процессе работы погружного насоса в скважине.
Предлагаемое устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины имеет расширенные функциональные возможности по сравнению с прототипом, так как позволяет перепускать через себя второй кабель (капиллярный трубопровод) и производить его уплотнение при эксплуатации скважины погружным насосом с сохранением возможности проведения технологических операций через затрубное пространство скважины, а это позволяет повысить эффективность добычи нефти за счет снижения образований асфальтосмолопарафинов и солей на насосном оборудовании и коррозии нефтепромыслового оборудования путем дозирования химических реагентов в скважину по капиллярному трубопроводу.