Кабельный ввод со встречно-направленной системой герметизации

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для обеспечения герметичного ввода проводящих элементов. Устройство содержит корпус (1) с установленными внутри верхним (2а) и нижним (2б) центраторами, верхним (3а) и нижним (3б) поршнями, уплотнительным элементом (4), которые сверху стянуты крышкой (5), выполненной в виде гайки, которая вворачивается в корпус (1), внутренняя верхняя часть которого имеет резьбовое соединение, что обеспечивает равномерное стягивание уплотнительного элемента (4). Для надежности герметизации также установлены уплотнительное кольцо (6) для повышения надежности герметизации поршней (3) и уплотнительное кольцо (7) для повышения надежности герметизации при установке крышки (5). Изобретение позволяет обеспечить надежную герметизацию устройства кабельного ввода за счет установки уплотнительного элемента в рабочее положение при сборе конструкции. Также надежность обеспечивается за счет встречно-направленного перемещения системы при повышении давления в скважине. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к системам уплотнения подвижного действия и может быть использовано для обеспечения герметичного ввода проводящих элементов (электрических или другого типа).

Известно устройство комбинированного кабельного ввода (патент РФ №2280755), при использовании которого обеспечивается возможность установки электрически и гидравлически безопасного комбинированного кабельного ввода. Недостатком данного устройства является использование шпилек, т.к. данное техническое решение не позволяет обеспечить равномерное стягивание уплотнения.

Известно устройство кабельного ввода (патент РФ №2441972), где техническое решение позволяет повысить надежность герметизации жил кабеля при эксплуатации, а также проведение опрессовки для проверки герметизации уплотнения без глушения скважины. Недостатком данного устройства заключается в невозможности усилить уплотнение в случае повышения давления, в результате чего не обеспечивается требуемый уровень герметизации.

За ближайший аналог (прототип) заявленному техническому решению выбрана система уплотнения подвижного действия по патенту РФ №2643511, состоящая из верхнего соединительного элемента, верхнего элемента предварительного уплотнения, подвижного манжетного узла, верхней манжеты, уплотнительного элемента из упругого полимера, нижней манжеты, нижнего элемента предварительного уплотнения и камеры повышенного давления. Использование описанной схемы с такими конструктивными особенностями обеспечивает двунаправленное восприятие прилагаемых сил уплотнительной системы, которая может быть использована за пределами оголовки скважины.

Недостатком является невозможность установки уплотнительного элемента изначально в рабочее положение, т.к. в техническое решение заложено обязательное самозатягивание конструкции, что исключает возможность ее незамедлительного использования и снижает эксплуатационный ресурс. Так, в случае, когда с внешней стороны действует атмосферное давление на верхний поршень действует меньшее давление, чем на внутренний. Это приводит к тому, что если уплотнение при сборке не было установлено в рабочее положение, то через него будет происходить утечка.

Задачей изобретения является обеспечение надежной герметизации проводящего элемента (электрического или другого типа) за счет встречно-направленного перемещения системы при повышении давления в скважине.

Технический результат заключается в обеспечении установки уплотнительного элемента в рабочее положение при сборе конструкции с использованием универсального втулочного соединения.

Технический результат достигается тем, что нижняя часть корпуса обеспечивает правильное расположение центраторов, между которыми установлен уплотнительный элемент, обжатый сверху и снизу поршнями, а равномерное стягивание конструкции обеспечивается установкой крышки в верхней части корпуса. При этом корпус может быть, как цельным, так и сборно-разборным.

На фигуре 1 показан продольный разрез устройства для кабельного ввода.

На фигуре 2 представлен вариант конструкции корпуса, внутренней поверхности которого в нижней части имеется уступ.

На фигуре 3 представлен вариант конструкции корпуса, внутренней поверхности которого в нижней части имеется коническое сужением.

На фигуре 4 представлен вариант конструкции корпуса, внутренней поверхности которого в нижней части имеется кольцевое отверстие с установленным стопорным кольцом.

На фигуре 5 представлен вариант корпуса в виде сборно-разборной конструкции, где соединение обеспечивается за счет резьбы.

На фигуре 6 представлен вариант корпуса в виде сборно-разборной конструкции, где соединение обеспечивается за счет сварки.

Устройство содержит корпус 1 с установленными внутри центраторами 2 (верхний 2а и нижний 2б), поршнями 3 (верхний 3а и нижний 3б), уплотнительным элементом 4, которые сверху стянуты крышкой 5. Рекомендуется использовать крышку 5 в виде гайки, которая вворачивается в корпус 1, внутренняя верхняя часть которого имеет резьбовое соединение, что обеспечит равномерное стягивание уплотнительного элемента 4. Для надежности герметизации также установлены уплотнительное кольцо 6, для повышения надежности герметизации поршней 3, и уплотнительное кольцо 7, для повышения надежности герметизации при установке крышки 5.

Устройство работает следующим образом. Корпус 1 вворачивается в планшайбу, либо трубкодержатель фонтанной арматуры (на фиг. не показаны), сквозь который продевается кабель или иной проводящий элемент. Далее на кабель последовательно надеваются нижний центратор 2б, нижний поршень 3б, уплотнение 4, верхний поршень 3а, верхний центратор 2а. После этого устройство стягивается крышкой 5. При этом для предотвращения перетоков жидкости и герметизации от утечки газа допускается устанавливать уплотнительные кольца 6 и 7.

Дополнительно предусмотрены различные варианты конструкции внутренней стенки нижней части корпуса 1. В первом случае корпус 1 имеет уступ (фиг. 2), во втором - коническую форму (фиг. 3), в третьем случае корпус имеет отверстие для установки стопорного кольца 8 (фиг. 4). Все три случая предусматривают точную установку центраторов 2 для правильного функционирования устройства.

Необходимо отметить, что корпус может быть выполнен в виде сборно-разборной конструкции, содержащей верхнюю 1а и нижнюю 1б часть корпуса, соединение между которыми может быть обеспечено за счет резьбы (фиг. 5) или сварки (фиг. 6).

Принцип работы устройства основан на обжатии кабельной жилы уплотнительным элементом 4, верхняя и нижняя наружные стенки которого конической формы, за счет чего обеспечивается уплотнение проводящего элемента. При закручивании крышки 5 обеспечивается перемещение верхнего поршня За, который, в свою очередь, начинает сжимать уплотнение 4 и защищен центратором 2а от повреждений при стягивании, тем самым герметизируя жилу и обеспечивая работоспособное положение при установке конструкции. Далее, при повышении давления в скважине сила, действующее на нижний центратор 2б и нижний поршень 3б, будет обеспечивать лучшую герметизацию кабеля за счет дополнительного сжатия уплотнительного элемента 4 снизу.

Техническое решение позволяет обеспечить надежную герметизацию устройства кабельного ввода за счет установки уплотнительного элемента в рабочее положение при сборе конструкции. Также надежность обеспечивается за счет встречно-направленного перемещения системы при повышении давления в скважине. Ввиду того, что верхняя и нижняя внешние стенки уплотнительного элемента имеют коническую форму при повышении давления будут обеспечивать равномерную герметизацию проводящего элемента (электрического или другого типа).

1. Кабельный ввод, содержащий корпус, внутри которого установлены верхний и нижний центраторы, между которыми установлен уплотнительный элемент по меньшей мере с одним отверстием под кабель, обжатый сверху и снизу верхним и нижним поршнями, и крышку, которая установлена в верхней части корпуса и обеспечивает равномерное стягивание.

2. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка нижней части корпуса выполнена в виде конического сужения.

3. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка нижней части корпуса имеет уступ.

4. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя стенка нижней части корпуса имеет стопорное кольцо, фиксирующееся в кольцевой щели на внутренней стенке.

5. Кабельный ввод по п. 1, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде сборно-разборной конструкции.