EA019228B1

EA019228B1 - Несущий узел

Info

Publication number: EA019228B1
Application number: EA201100256A
Authority: EA
Inventors: Марк Джозеф Денни
Original assignee: Бп Эксплорейшн Оперейтинг Компани Лимитед
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2014-02-28
Also published as: EP2315906B1; EP2315906A1; WO2010012979A1; EG26846A; EP2149672A1; CN102112698A; CN102112698B; US20110120696A1; US8297346B2; AU2009275694B2; CA2731545A1; AU2009275694A1; EA201100256A1; BRPI0916747A2; CA2731545C

Abstract

В изобретении описан несущий узел для подвешивания груза к оголовку скважины. Оголовок скважины (6) относится к тому типу, в котором имеется соединительный элемент (8) для подвешивания к нему составной лифтовой колонны и соединительный элемент (7) на границе раздела флюида и воздуха, герметически уплотняющий пространство вокруг проходящего сквозь него электрического проводника (4). Электропроводящий сердечник (17) сращивается с электрическим проводником (4), проходящим сквозь пенетратор (7).

Description

(57) В изобретении описан несущий узел для подвешивания груза к оголовку скважины. Оголовок скважины (6) относится к тому типу, в котором имеется соединительный элемент (8) для подвешивания к нему составной лифтовой колонны и соединительный элемент (7) на границе раздела флюида и воздуха, герметически уплотняющий пространство вокруг проходящего сквозь него электрического проводника (4). Электропроводящий сердечник (17) сращивается с электрическим проводником (4), проходящим сквозь пенетратор (7).

Настоящее изобретение относится к несущему узлу для подвешивания груза в скважине и, в частности, к узлу для подвешивания груза на электромеханическом кабеле или на силовом кабеле в связке с колонной труб. Электромеханический кабель представляет собой кабель, проводящий электричество и несущий груз, в том числе свой собственный вес. Как правило, электромеханические кабели содержат электропроводящий сердечник, окруженный наружной оболочкой со спиральной намоткой, способной выдержать вес как самого кабеля (сердечника и оболочки), так и груза, подвешенного на нижнем конце кабеля. Силовой кабель в связке с колонной труб представляет собой гибкую трубу, вдоль которой проходит, снаружи или внутри, электропроводящий сердечник.

В ходе операций по добыче нефти и газа часто требуется подвесить в скважине различное оборудование. Например, насосное устройство (содержащее скважинный насос и электродвигатель) может понадобиться в скважине для обеспечения подъема флюидов с забоя скважины на поверхность. Основные компоненты типичной компоновки показаны на фиг. 1. В соответствии с обычной практикой насосное устройство (1) крепится к нижнему концу сборной колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) (2), которая удерживает это насосное устройство в определенном положении в скважине (3). Сборная колонна НКТ обычно представляет собой лифтовую колонну, состоящую из ряда секций жестких НКТ, соединенных друг с другом. Для подачи питания на насосное устройство по наружной поверхности составной лифтовой колонны НКТ проложен электрический кабель (4), закрепленный на ней чугунными хомутами или стальными полосами (5), так что лифтовая колонна несет на себе вес электрического кабеля. Нижний конец электрического кабеля соединен с насосным устройством.

Лифтовая колонна (2) подвешена к оголовку скважины (6) (трубной оголовке) посредством соединительного элемента (8), так что флюид может подниматься с забоя скважины вверх по лифтовой колонне и затем через канал (9) выходить в оголовок скважины. Оголовок скважины представляет собой узел в верхней части обсадной колонны, герметически закрывающий сверху кольцевое пространство между обсадной и лифтовой колоннами. Соединительный элемент (8) имеет конический наружный профиль и внутреннее отверстие, снабженное резьбой. Верхняя часть лифтовой колонны также снабжена резьбой, так что она может быть ввинчена в соединительный элемент (8). Соединительный элемент расположен в конической опоре, обеспечивающей подвешивание лифтовой колонны в обсадной колонне.

Фонтанная арматура (не показана на фиг. 1), соединенная с верхней частью оголовка скважины, включает систему клапанов, направляющих потоки флюидов в скважину и из скважины, а также герметически перекрывающих скважину в случае необходимости.

Электрический кабель (4) входит в отдельный соединительный элемент (7) на границе раздела флюида и воздуха отдельно от лифтовой колонны (2) и непосредственно под оголовком скважины (6). Соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха обеспечивает выход электрического кабеля из скважины к наружному оборудованию, одновременно препятствуя прохождению потока флюида между скважиной и наружным оборудованием.

В промышленности используются несколько типов соединительных элементов на границе раздела флюида и воздуха. Например, соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха может быть выполнен в форме резинового сальника, который может кольцеобразно располагаться вокруг электрического кабеля и при сжатии герметично уплотнять этот кабель.

Тем не менее, для получения надежной конструкции соединительный элемент (7) на границе раздела флюида и воздуха обычно выполняют в виде кабельного пенетратора (сквозного кабельного ввода). Кабельные пенетраторы хорошо известны в нефтегазовой промышленности и часто представляют собой стальной цилиндр, сквозь который проходит электрический кабель, причем пространство между внутренней стенкой цилиндра и кабелем герметически заполняется эпоксидной смолой, эластомерным уплотнительным материалом и т.п. Стальной цилиндр имеет гладкую наружную поверхность, вокруг которой может быть легко реализовано уплотнение, либо, в альтернативном варианте, имеет выемки под уплотнительные кольца круглого сечения, герметически уплотняющие гладкое отверстие, предусмотренное в оголовке скважины. Такие кабельные пенетраторы широко представлены на рынке и производятся, например, компаниями Всто1с Магтс 8у81ет8, ΙΤΤ Саппоп, Тс1сбупс Э.С.О'Впсп, Ошск Сописс1ог8 1пс и Э1атои1б.

Поскольку выход соединительного элемента (7) на границе раздела флюида и воздуха из строя может подвергнуть риску способность оголовка скважины сдерживать давление в скважине, этот компонент является критически важным с точки зрения техники безопасности. Поэтому в стандартных конструкциях используются кабельные пенетраторы, которые изготавливаются с уже проходящим сквозь них отрезком электрического кабеля. Затем уплотнение проверяется в заводских условиях. После этого нижний конец электрического кабеля, проходящего сквозь пенетратор, сращивается на буровой площадке с верхним концом электрического кабеля насосного устройства. Таким способом достигается надежное уплотнение на всем протяжении соединительного элемента на границе раздела флюида и воздуха.

Эта стандартная конструкция соединительного элемента (7) на границе раздела флюида и воздуха, отделенного от канала (9), который проходит сквозь оголовок скважины и проводит поток скважинного флюида, находит широкое применение, поскольку наличие электрического силового кабеля не мешает работе клапанов фонтанной арматуры, и эти клапаны легко можно закрыть с целью перекрытия скважи

- 1 019228 ны в случае необходимости.

Обычные способы установки насосных устройств на сборных лифтовых колоннах НКТ в скважинах требуют использования дорогостоящих установок для капитального ремонта скважин, обеспечивающих подъем и повторный спуск лифтовой колонны при возникновении необходимости технического обслуживания или ремонта насосного устройства. Кроме того, данная операция требует значительных временных затрат.

В И8 5670747 описано устройство для установки электрического погружного насоса (ЭПН) в нефтяной скважине. Здесь лифтовая колонна проходит от оголовка скважины до ЭПН, т.е. ЭПН подвешен к оголовку скважины на лифтовой колонне. В процессе эксплуатации выкачиваемые флюиды перемещаются от насоса к оголовку скважины внутри лифтовой колонны. На определенных глубинах в скважине устанавливаются один или более пакеров для герметического уплотнения кольцевого пространства между лифтовой и обсадной колоннами. Электрическая энергия подается на ЭПН через последовательность компонентов, включающую кабельный пенетратор оголовка скважины, кабель ЭПН, кабельный пенетратор пакера и удлинение токоввода двигателя. Кабель ЭПН и удлинение токоввода двигателя крепятся к наружной стороне лифтовой колонны. Кабель и удлинение токоввода двигателя снабжены достаточно жесткой наружной металлической оболочкой, основной функцией которой является сопротивление абразивному износу и, отчасти, механическая защита электропроводящего сердечника кабеля. Тем не менее, эта достаточно жесткая наружная металлическая оболочка не предназначена для того, чтобы выдерживать приложенную осевую нагрузку, и не способна на это. В действительности не столько кабель несет на себе насосное устройство с его весом, сколько лифтовая колонна несет на себе насосное устройство и кабель, проходящий по всей ее длине.

Были предложены альтернативные способы установки насосных устройств, имеющие своей целью исключение затрат финансовых средств и времени, присущих способу установки насосных устройств на сборной колонне НКТ. Эти способы включают установку насосного устройства на конце гибкой НКТ (ГНКТ) или на конце электромеханического кабеля. При использовании ГНКТ электрический кабель, предназначенный для питания насосного устройства, проходит вдоль гибкой трубы и крепится на ней либо снаружи таким же образом, как в случае сборной НКТ, либо изнутри (силовой кабель в связке с ГНКТ).

Для реализации этих способов требуется устройство для подсоединения и крепления ГНКТ или электромеханического кабеля в оголовке скважины, а также устройство для проводки электрического кабеля сквозь оголовок скважины.

Общеупотребительные способы подсоединения и крепления ГНКТ и электромеханического кабеля хорошо известны и включают, не ограничиваясь этим, использование клиновых плашечных захватов, трубной подвески на конической резьбе или на муфте, канатных замков с конусной гребенкой, обжимных концевых муфт, канатных наконечников, клиновых зажимов, зажимных втулок и т.д.

Что касается проводки электрических проводников сквозь оголовок скважины в том случае, когда электрический кабель расположен на наружной стороне ГНКТ, то электрический кабель может быть проведен таким же образом, как и в случае сборной колонны НКТ. Тем не менее, этот способ применяется редко по причине ограниченности преимуществ его использования по сравнению с обычными сборными колоннами НКТ. Использование силового кабеля в связке с НКТ или электромеханического кабеля реализуется в соответствии с двумя способами, известными на сегодняшний день.

Во-первых, опора с коническим профилем, предусмотренная внутри оголовка скважины для подвешивания лифтовой колонны НКТ, используется с переводником, обеспечивающим подвешивание в скважине силового кабеля в связке с НКТ или электромеханического кабеля. Электрические проводники в этом случае проводятся по центру оголовка скважины и фонтанной арматуры и выходят через соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха над клапанами фонтанной арматуры. В альтернативном варианте к верхней части фонтанной арматуры крепится болтами подвеска, включающая камеру, находящуюся под давлением, и проходящий сквозь нее пенетратор, а к ней подвешивается силовой кабель в связке с НКТ или механический кабель, который таким способом проводится через фонтанную арматуру и оголовок скважины. Электрические проводники выводятся через пенетратор. Электрический проводник (во всех случаях) и силовой кабель в связке с НКТ (в некоторых случаях) проводятся через фонтанную арматуру, что имеет своим следствием невозможность перекрытия скважины непосредственно над устьевым фланцем с помощью самой нижней (стволовой) задвижки фонтанной арматуры. Возможность перекрытия скважины для проведения текущего технического обслуживания существенно ограничена. Далее, вся фонтанная арматура над устьевым фланцем подвергается действию скважинного давления, что повышает риск прорыва скважинных флюидов.

Кроме того, должно быть обеспечено наличие в широком диапазоне типоразмеров переводников, необходимых для подвешивания силового кабеля в связке с НКТ или электромеханического кабеля к опоре с коническим профилем, предусмотренной внутри оголовка скважины для подвешивания лифтовой колонны НКТ. Это связано с широким разнообразием трубных головок, которое не может быть охвачено одним переводником. Эти переводники, далее, обычно массивны и неудобны в работе, учитывая большую разницу в диаметре между лифтовой колонной (на которую рассчитана опора с коническим

- 2 019228 профилем) и кабелем внутри НКТ или электромеханическим кабелем. Соответственно, для подвешивания силового кабеля в связке с НКТ или электромеханического кабеля к опоре с коническим профилем, предусмотренной внутри обычного оголовка скважины, требуется большой запас различных переводников.

Эти аспекты учтены в настоящем изобретении.

Согласно настоящему изобретению предлагается несущий узел для подвешивания груза к оголовку скважины. Оголовок скважины относится к тому типу, в котором имеется соединительный элемент для подвешивания к нему составной лифтовой колонны (далее - НКТ) и соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха, герметически уплотняющий пространство вокруг проходящего сквозь него электрического проводника. Несущий узел включает первую секцию, содержащую отрезок (часть) НКТ с первым соединительным устройством для соединения НКТ с соединительным элементом оголовка скважины, а также второе соединительное устройство для соединения первой секции с несущей частью второй секции, подвешенной ко второму соединительному устройству для удержания груза в скважине, причем вторая секция также содержит электропроводящую часть, проходящую вдоль ее несущей части для подачи электрической энергии к грузу и находящуюся в электрическом контакте с электрическим кабелем, который проходит - снаружи от первой секции и, по меньшей мере, частично вдоль нее - от второго соединительного устройства по направлению к используемому (при эксплуатации) оголовку скважины.

Вторая секция в предпочтительном варианте представляет собой электромеханический кабель или силовой кабель в связке с (встроенный в) НКТ.

Настоящее изобретение обеспечивает то преимущество, что данный узел может быть использован с обычным оголовком скважины. Этот несущий узел можно соединять с оголовком скважины точно таким же образом, как это широко используется в настоящее время при спуске насосных устройств в ствол скважины на конце сборной колонны НКТ.

Кроме того, нет необходимости в использовании новых, непроверенных способов проводки электрического кабеля из скважины на поверхность. Электрический кабель можно вывести из скважины на поверхность с помощью стандартного, доказавшего свою надежность пенетратора или любого другого известного и уже используемого в отрасли соединительного элемента на границе раздела флюида и воздуха. Соответственно, эксплуатант может быть уверен в том обстоятельстве, что электрический кабель не потребуется проводить через фонтанную арматуру, а также в целостности герметичного уплотнения вокруг этого электрического кабеля.

Далее, исключается необходимость в наличии узлов очень многих типов для охвата различных типов трубных головок и подвесок, выпускаемых промышленностью. Это связано с тем, что для подвешивания отрезка НКТ можно использовать трубную подвеску того же изготовителя, что и у НКТ, а поскольку используется всего лишь несколько диаметров НКТ, можно иметь в наличии вторые соединительные устройства узла, соответствующего изобретению, только для этих нескольких диаметров.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает возможность спуска грузов, например электрических погружных насосов, на силовом кабеле в связке с НКТ или на электромеханическом кабеле без возникновения описанных выше проблем, присущих известным системам. Следовательно, сборную колонну НКТ, спускающую насосное устройство, можно заменить - без ущерба для функционирования имеющегося оголовка скважины - используемым с той же целью силовым кабелем внутри НКТ или электромеханическим кабелем.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения электрический кабель содержит первую часть, выполненную как единое целое с электропроводящей частью второй секции несущего узла, и вторую часть, связанную с первой частью и проходящую по направлению к используемому соединительному элементу на границе раздела флюида и воздуха. Следовательно, эта первая часть электрического кабеля является продолжением выполненной с ней как единое целое электропроводящей части второй секции несущего узла, причем это продолжение простирается за верхний конец несущей части второй секции.

Таким образом, соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха, например пенетратор, может быть изготовлен на заводе, в соответствии с принятой в настоящее время практикой, с проходящим сквозь него электрическим проводником, так что герметичность уплотнения в этом соединительном элементе на границе раздела флюида и воздуха может быть проверена до использования последнего. Нижний конец электрического проводника, проходящего сквозь соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха, можно затем соединить с электрическим проводником, проходящим сквозь вторую секцию несущего узла, например путем сращивания или с использованием какого-либо иного способа соединения электрических кабелей друг с другом, известного специалистам. Этот вариант осуществления обладает тем преимуществом, что позволяет использовать существующие соединительные элементы на границе раздела флюида и воздуха, в частности пенетраторы.

В альтернативном варианте осуществления электрический кабель может быть соединен, через второе соединительное устройство, с электропроводящей частью второй секции несущего узла. В этом случае электрический проводник, проходящий сквозь соединительный элемент на границе раздела флюида

- 3 019228 и воздуха, простирается вплоть до второго соединительного устройства и, следовательно, имеет такую же длину, что и первая секция несущего узла.

В еще одном варианте осуществления электрический кабель крепится к первой секции несущего узла по меньшей мере в одном месте и частично вдоль своей длины, так что первая секция несет, по меньшей мере частично, вес электрического кабеля. В альтернативном варианте осуществления электрический кабель крепится к первой секции несущего узла в нескольких местах вдоль своей длины. В этом случае нет необходимости, чтобы электрический кабель находился под растягивающим напряжением и даже чтобы он удерживал свой собственный вес.

Вторая секция несущего узла может представлять собой электромеханический кабель. В этом случае электропроводящая часть может представлять собой электропроводящий сердечник, а несущая часть - наружную несущую оболочку, окружающую этот сердечник. Электропроводящий сердечник может состоять из трех электропроводящих жил, окруженных изоляционным материалом. Наружная несущая оболочка может состоять из проволоки со спиральной намоткой. В предпочтительном варианте осуществления предусматривается два и более концентрических слоя спирально намотанной проволоки. Намотка отдельных слоев может осуществляться в противоположных направлениях (встречная намотка). Как правило, проволока представляет собой стальную проволоку для армирования.

Вместо электромеханического кабеля в качестве второй секции несущего узла может быть использован силовой кабель в связке с НКТ. Силовой кабель в связке с НКТ может представлять собой ГНКТ с элетропроводящей частью, представляющей собой проходящий вдоль ГНКТ электропроводящий сердечник, отделенный от отрезка ГНКТ, представляющего собой несущую часть. Электропроводящий сердечник может быть, однако, соединен с ГНКТ, например с помощью хомутов. В альтернативном варианте осуществления силовой кабель в связке с НКТ может содержать электропроводящий сердечник, помещенный в трубу. В любом случае электропроводящий сердечник может состоять из одной или более электропроводящих жил. Например, можно предусмотреть одну или три электропроводящие жилы соответственно для одно- или трехфазного питания, что будет ясно специалистам в данной области.

В предпочтительном варианте осуществления отрезок НКТ простирается вдоль всей длины первой секции несущего узла и имеет цилиндрическую боковую стенку, образующую канал с первым и вторым открытыми концами, причем первый конец представляет собой конец, снабженный первым соединительным устройством для соединения этого отрезка НКТ с соединительным элементом оголовка скважины. Например, первая секция может иметь форму секции лифтовой колонны. Этот вариант обладает тем преимуществом, что секции лифтовых колонн всегда имеются в наличии. Таким образом, поток скважинного флюида может входить в первую секцию со второго открытого конца (нижнего конца в условиях эксплуатации), подниматься по НКТ и выходить из второго открытого конца (верхнего конца в условиях эксплуатации) первой секции в оголовок скважины. В некоторых вариантах осуществления второй открытый конец перекрывается и предусматривается по меньшей мере один проход (проходной канал/отверстие) в боковой стенке отрезка НКТ. Этот проходной канал может быть выполнен в форме нескольких перфорационных отверстий. Второй открытый конец может быть перекрыт с помощью второго соединительного устройства либо посредством крышки или пробки. В этом случае скважинный флюид может входить в отрезок НКТ через вышеупомянутый проходной канал в боковой стенке. Тем самым можно уменьшить поток/турбулентность флюида вокруг второго соединительного устройства, что, в свою очередь, может уменьшить износ, например абразивное истирание, этого соединительного устройства.

В альтернативном варианте осуществления первая секция несущего узла может также содержать основание, соединенное со вторым открытым концом отрезка НКТ. Это основание может перекрывать второй открытый конец отрезка НКТ, одновременно удлиняя первую секцию за пределы этого конца отрезка НКТ. Здесь тоже можно предусмотреть в боковой стенке отрезка НКТ по меньшей мере один проходной канал, например в форме нескольких перфорационных отверстий, чтобы обеспечить прохождение потока скважинного флюида в отрезок НКТ. В этом случае первая секция может содержать верхний конец в форме секции лифтовой колонны, так что ее можно легко соединить с оголовком скважины, но форма нижнего конца первой секции может быть более разнообразной. Например, нижний конец, или основание, может представлять собой цельную колодку или штангу, функция которой состоит лишь в удлинении первой секции несущего узла для получения большей длины, чем обеспечивается верхним концом в форме секции лифтовой колонны.

В другом варианте осуществления первая секция несущего узла может содержать второй отрезок НКТ, простирающийся от второго соединительного устройства на стороне последнего, противоположной первому отрезку НКТ, причем второй отрезок НКТ имеет канал, проходящий сквозь него и связанный с каналом, проходящим сквозь первый отрезок НКТ. Эта конфигурация также обеспечивает прохождение флюида в первом отрезке НКТ без возникновения значительного износа второго соединительного устройства. Второй отрезок НКТ может быть выполнен как единое целое с первым отрезком НКТ, либо соединен со вторым соединительным устройством.

В альтернативном варианте осуществления второе соединительное устройство может быть расположено на нижнем конце первой секции несущего узла.

- 4 019228

Второе соединительное устройство может быть выполнено как единое целое с первой секцией несущего узла и/или с несущей частью второй секции несущего узла. В альтернативном варианте осуществления второе соединительное устройство может разъемным образом соединяться с первой секцией несущего узла и с несущей частью второй секции несущего узла. Если второе соединительное устройство может подсоединяться разъемным образом, то можно использовать обычную лифтовую колонну, обычный силовой кабель в связке с НКТ или обычный электромеханический кабель. В этом случае второе соединительное устройство может содержать первое соединительное приспособление для соединения второго соединительного устройства с первой секцией несущего узла и второе соединительное приспособление для соединения второго соединительного устройства с несущей частью второй секции несущего узла. Первое соединительное приспособление может содержать резьбу, входящую в зацепление с соответствующей резьбой, предусмотренной на первой секции несущего узла, хотя для специалиста в данной области будет очевидна возможность использования и других приспособлений.

Второе соединительное приспособление может представлять собой любое подходящее приспособление, известное специалистам в данной области. Если вторая секция несущего узла представляет собой электромеханический кабель с наружной несущей оболочкой, то второе соединительное приспособление может представлять собой, например, клиновый плашечный захват, канатный замок с конусной гребенкой, обжимную концевую муфту, канатный наконечник, клиновый зажим и т.п. Предпочтительным является использование канатного замка с конусной гребенкой, который содержит ряд концентрических конических поверхностей, между которыми зажимается наружная несущая оболочка.

Если удлиненный элемент подвески представляет собой силовой кабель в НКТ, то второе соединительное приспособление может представлять собой, например, клиновый плашечный захват, трубную подвеску на конической резьбе или на муфте, зажимную втулку или муфту, навинченную на конец НКТ, и т.п.

Первое соединительное устройство может содержать резьбу на отрезке НКТ, входящую в зацепление с соответствующей резьбой на подвеске НКТ, предусмотренной в оголовке скважины. Тем не менее, специалистам в данной области известны и другие соединительные элементы, подходящие для соединения отрезка НКТ с оголовком скважины.

Настоящее изобретение описывается ниже на примере осуществления со ссылкой на приложенные чертежи, на которых показано:

на фиг. 1 - схематическое изображение обычного насосного устройства в скважине, на фиг. 2 - схематическое изображение несущего узла, соответствующего настоящему изобретению, на фиг. 3 - увеличенное изображение сечения через второй соединительный элемент несущего узла, показанного на фиг. 2, на фиг. 4 - увеличенное изображение сечения через второй соединительный элемент согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 2 показан оголовок скважины (6), к которой подвешен несущий узел, соответствующий настоящему изобретению. Оголовок скважины относится к обычному типу, широко используемому для подвешивания составной лифтовой колонны НКТ в скважине, и имеет соединительный элемент (8), к которому подсоединяется верхний конец лифтовой колонны, проходной канал (9), по которому движется поток скважинного флюида, и пенетратор (7), через который проходит электрический проводник (4), причем пенетратор обеспечивает герметическое уплотнение вокруг электрического проводника и разобщение внутрискважинного и наружного пространства. Пенетратор изготовлен с проходящим внутри него электрическим проводником (4), нижний конец которого можно срастить на буровой площадке с электрическим проводником, предназначенным для подачи энергии к скважинному оборудованию.

Узел, соответствующий настоящему изобретению, содержит первую секцию в форме отрезка (части) НКТ (10), имеющего первый конец (11) и противоположный ему второй конец (12). Первый конец (11) соединен с оголовком скважины (6) посредством соединительного элемента (8) оголовка скважины. Соединительный элемент (8) относится к типу, описанному выше применительно к фиг. 1. Противоположный второй конец (12) соединен с соединительным элементом (13) посредством резьбы, имеющейся на конце (12) отрезка НКТ (10) и на соединительном элементе (13). Более конкретно, снабженный резьбой конец отрезка НКТ ввинчивается в резьбовое отверстие (22) в соединительном элементе (13), что подробно показано на фиг. 3.

Вторая секция несущего узла, соответствующего настоящему изобретению, выполнена в форме электромеханического кабеля (15). Электромеханический кабель соединен с соединительным элементом (13) и подвешен к нему. Электромеханический кабель (15) простирается вниз в скважину и несет на своем нижнем конце насосный узел (не показан). Электромеханический кабель (15) содержит несущую часть (16) и электропроводящую часть (17) (см. также фиг. 3). Электропроводящая часть образует сердечник электромеханического кабеля и содержит одну или более электропроводящих жил, окруженных изоляционным материалом. Несущая часть (16) представляет собой наружную несущую оболочку в форме двух концентрических, встречно намотанных слоев (16а, 16Ь) стальной проволоки для армирования. Подобные электромеханические кабели хорошо известны специалистам в данной области.

Наружная несущая оболочка (16) соединена с соединительным элементом (13) посредством канат

- 5 019228 ного замка с конусной гребенкой, содержащего ряд концентрических конусов (14), что более подробно описано ниже применительно к фиг. 3.

Несмотря на то что наружная несущая оболочка (16) электромеханического кабеля (15) оканчивается соединительным элементом (13), электропроводящий сердечник (17) проходит сквозь соединительный элемент (13), простираясь за конец несущей оболочки (16) вверх по направлению к оголовку скважины. Электропроводящий сердечник (17) частично простирается вверх вдоль отрезка (10) и затем сращивается (18) с электрическим проводником (4), проходящим сквозь пенетратор (7).

Часть электропроводящего сердечника (17), простирающаяся за конец наружной несущей оболочки (16) (открытая часть), и электрический проводник (4), проходящий сквозь пенетратор (7), фиксируются на отрезке НКТ (10) посредством хомутов (19), так что этот отрезок НКТ (10) несет на себе вес открытой части электропроводящего сердечника (17) и электрического проводника (4).

Соединение между наружной несущей оболочкой (16) электромеханического кабеля (15) и соединительным элементом (13) более подробно представлено на фиг. 3. Соединительный элемент (13) содержит три конуса (14а,14Ь,14с), образующих концентрические конические поверхности, между которыми зажаты два концентрических, встречно намотанных слоя (16а, 16Ь) стальной проволоки для армирования, составляющие наружную несущую оболочку (16), благодаря чему осуществляется крепление наружной оболочки (16) к соединительному элементу (13). Это иногда называют канатным замком с конусной гребенкой. Конусы соединительного элемента (13), соединенного подобным образом с наружной несущей оболочкой (16), в этом случае располагаются в вырезе соединительного элемента (13), благодаря чему осуществляется подвешивание электромеханического кабеля (15) к соединительному элементу (13).

Можно видеть, что электропроводящий сердечник (17) проходит прямо сквозь соединительный элемент (13) и простирается, по меньшей мере частично, вдоль отрезка НКТ (10).

Хотя противоположный (второй) конец (12) отрезка НКТ (10) является открытым, соединительный элемент (13) перекрывает этот открытый конец (12) НКТ при ввинчивании НКТ в этот соединительный элемент, как это показано на фиг. 3. В боковой стенке НКТ (10) выполнены перфорационные отверстия (20), обеспечивающие приток скважинного флюида в НКТ. Перфорационные отверстия (20) могут располагаться в различных местах вдоль длины отрезка НКТ (10).

Размещение впуска флюида в отрезок НКТ на удалении от соединительного элемента (13) снижает абразивное истирание этого соединительного элемента, которое может возникнуть в вариантах осуществления, где соединительный элемент не перекрывает второй конец (12). Причиной этого явления является то, что в этих вариантах осуществления поток флюида входит в отрезок НКТ через второй конец (12), в результате чего создается значительная турбулентность вокруг соединительного элемента (13). Частицы, например, песка во флюиде могут вызывать абразивное истирание соединительного элемента (13).

В одном из альтернативных вариантов осуществления второй конец (12) НКТ может быть постоянно перекрыт, например с помощью расположенной на нем крышки или путем исполнения второго конца в виде сплошного основания. В последнем случае над этим сплошным основанием формируются перфорационные отверстия (20).

На фиг. 4 показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, схожий с вариантом, описанным выше и представленным на фиг. 2 и 3. Одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными номерами. В этом варианте осуществления соединительный элемент (13) выполнен с проходящим сквозь него резьбовым отверстием (23). Отрезок НКТ (10) ввинчивается в отверстие (23), благодаря чему этот отрезок соединяется с соединительным элементом. Кроме этого, с соединительным элементом (13) соединяется второй отрезок НКТ (21) благодаря наличию резьбы на наружной поверхности его верхнего конца (24). Поэтому канал, проходящий сквозь второй отрезок НКТ (21), связан с каналом, проходящим сквозь первый отрезок НКТ (10). Скважинный флюид может войти во второй отрезок НКТ (21) через его открытый нижний конец (25) и пройти из второго отрезка НКТ (21) в первый отрезок НКТ (10) и, следовательно, выйти из скважины.

Здесь представлен другой вариант размещения впуска флюида в отрезок НКТ на удалении от соединительного элемента (13), благодаря чему предотвращается чрезмерное абразивное истирание этого соединительного элемента.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения для подвешивания насосного устройства в скважине используется силовой кабель в связке с НКТ. В этом случае несущий узел, соответствующий настоящему изобретению, в целом аналогичен описанному выше за исключением того, что соединительный элемент (13) снабжен устройством для соединения несущей НКТ, в связке с которой находится силовой кабель, с соединительным элементом. Поэтому силовой кабель в связке с НКТ подвешен к соединительному элементу (13) аналогично описанному выше, применительно к электромеханическому кабелю (15). Электропроводящая часть силового кабеля в связке с НКТ тоже без разрывов проходит сквозь соединительный элемент, простираясь за несущую НКТ вверх по направлению к оголовку скважины, как это описано выше применительно к электропроводящему сердечнику (17).

Специалистам в данной области могут быть очевидны и другие модификации описанных выше примеров осуществления настоящего изобретения. Например, электропроводящий сердечник (17) элек

- 6 019228 тромеханического кабеля или силового кабеля в связке с НКТ может оканчиваться на соединительном элементе (13), а электрический проводник (4), проходящий сквозь пенетратор (7), может простираться вниз до соединительного элемента (13). В этом случае электропроводящий сердечник (17) можно соединить с электрическим проводником (4) на соединительном элементе (13). В альтернативном варианте осуществления электропроводящий сердечник (17) может быть выполнен как единое целое с электрическим проводником (4), проходящим сквозь пенетратор (7).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Несущий узел для подвешивания груза к оголовку скважины, имеющему соединительный элемент для подвешивания к нему составной лифтовой колонны и соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха, способный герметически уплотнять пространство вокруг проходящего сквозь него электрического проводника, причем несущий узел включает секцию составной лифтовой колонны, содержащую отрезок колонны, снабженный первым соединительным устройством для соединения этого отрезка колонны с соединительным элементом оголовка скважины, а также второе соединительное устройство для соединения секции составной лифтовой колонны с несущей частью электропроводящей секции, подвешенной ко второму соединительному устройству, несущим во время эксплуатации вес электропроводящей секции и груз в скважине, причем электропроводящая секция содержит электропроводящую часть, проходящую вдоль ее несущей части для подачи электрической энергии к грузу и находящуюся в электрическом соединении с электрическим кабелем, который проходит снаружи секции составной лифтовой колонны и, по меньшей мере частично, вдоль нее от второго соединительного устройства по направлению к оголовку скважины во время ее эксплуатации.
2. Узел по п.1, в котором электрический кабель имеет первую часть, выполненную как единое целое с электропроводящей частью электропроводящей секции несущего узла, и вторую часть, связанную с первой частью и проходящую при использовании по направлению к соединительному элементу на границе раздела флюида и воздуха.
3. Узел по п.1, в котором электрический кабель соединен с электропроводящей частью электропроводящей секции несущего узла через второе соединительное устройство.
4. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором электрический кабель крепится к секции составной лифтовой колонны несущего узла по меньшей мере в одном месте вдоль своей длины, так что секция составной лифтовой колонны несет, по меньшей мере частично, вес электрического кабеля.
5. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором электропроводящая секция несущего узла представляет собой электромеханический кабель, электропроводящая часть которого представляет собой электропроводящий сердечник, а несущая часть - наружную несущую оболочку, окружающую этот электропроводящий сердечник.
6. Узел по п.5, в котором второе соединительное устройство содержит ряд концентрических конических поверхностей, между которыми зажимается наружная несущая оболочка.
7. Узел по одному из пп.1-4, в котором электропроводящая секция несущего узла представляет собой силовой кабель в связке с колонной, у которого проходящий сквозь него электропроводящий сердечник отделен от колонны гибких труб или электропроводящий сердечник помещен в окружающую его трубу и сцеплен с ней.
8. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором отрезок колонны простирается вдоль всей длины секции составной лифтовой колонны несущего узла и имеет цилиндрическую боковую стенку, образующую канал с первым и вторым открытыми концами, причем первый конец представляет собой конец, снабженный первым соединительным устройством для соединения этого отрезка колонны с соединительным элементом оголовка скважины.
9. Узел по п.8, в котором второй открытый конец перекрыт, а в боковой стенке отрезка колонны предусмотрен по меньшей мере один проход.
10. Узел по п.8 или 9, в котором второе соединительное устройство расположено на втором открытом конце отрезка колонны.
11. Узел по п.8, в котором секция составной лифтовой колонны несущего узла дополнительно содержит второй отрезок колонны, простирающийся от второго соединительного устройства на стороне последнего, противоположной первому отрезку колонны, причем второй отрезок колонны имеет канал, проходящий сквозь него и сообщающийся с каналом, проходящим сквозь первый отрезок колонны.
12. Узел по одному из пп.1-7, в котором отрезок колонны имеет цилиндрическую боковую стенку, образующую канал с первым и вторым открытыми концами, причем первый конец представляет собой конец, снабженный первым соединительным устройством для соединения этого отрезка колонны с соединительным элементом оголовка скважины, и в боковой стенке отрезка колонны предусмотрен по меньшей мере один проход, а секция составной лифтовой колонны дополнительно содержит основание, соединенное со вторым открытым концом отрезка колонны и перекрывающее его, одновременно удлиняя секцию составной лифтовой колонны за пределы этого конца отрезка колонны.
13. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором второе соединительное устройство может

- 7 019228 разъемным образом соединяться с секцией составной лифтовой колонны несущего узла и с несущей частью электропроводящей секции несущего узла.
14. Узел по одному из пп.1-12, в котором второе соединительное устройство выполнено как единое целое с секцией составной лифтовой колонны несущего узла.
15. Узел по п.6, в котором ряд концентрических конических поверхностей включает три конуса, между которыми зажаты два концентрических слоя наружной несущей оболочки, обеспечивая крепление наружной оболочки ко второму соединительному устройству.
16. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором электропроводящая секция несущего узла несет во время эксплуатации насосный узел на своем нижнем конце.
17. Узел по одному из предыдущих пунктов, в котором соединительный элемент на границе раздела флюида и воздуха представляет собой пенетратор.