RU106652U1

RU106652U1 - CABLE TIP FOR DRAWING THE UNIT INTO A WELL

Info

Publication number: RU106652U1
Application number: RU2010153414/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Валентинович Дуванов; Василий Петрович Залогин; Олег Николаевич Кондаков; Виталий Сергеевич Любимов; Юрий Григорьевич Улунцев
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2011-07-20

Abstract

1. Кабельный наконечник для спуска аппарата в скважину, содержащий верхний и нижний корпусы, жестко соединенные между собой, и узел фиксации кабеля, расположенный в нижнем корпусе, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным узлом фиксации кабеля цангового типа, расположенным над основным узлом фиксации и характеризующимся таким усилием фиксации, которое допускает осевое перемещение кабеля от нагрузки, превышающей вес аппарата не менее чем в два раза, при этом кабель между основным и дополнительным узлами его фиксации имеет участок, свободный от натяжения, длина которого обеспечивает возможность необходимого торможения кабеля при его осевом перемещении в дополнительном узле фиксации и передачу безопасной нагрузки на основной узел фиксации. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительный узел фиксации выполнен в виде цанги и связанной с ней конической втулки, взаимодействующей с нижним корпусом. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в случае применения прострелочно-взрывного аппарата над дополнительным узлом фиксации кабеля, в верхнем корпусе, зафиксирован диск, рассчитанный на срезание от нагрузки при срабатывании прострелочно-взрывного аппарата. ! 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что срезной диск выполнен с радиальным пазом под кабель. ! 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кабель в зоне дополнительного узла фиксации и на участке, свободном от натяжения, имеет защиту, предотвращающую его от разрушения. 1. A cable lug for lowering the apparatus into a well, comprising upper and lower bodies rigidly connected to each other, and a cable fixation unit located in the lower case, characterized in that it is provided with an additional collet-type cable fixation unit located above the main fixation unit and characterized by such a clamping force, which allows axial movement of the cable from a load exceeding the weight of the apparatus by at least two times, while the cable between the main and additional nodes of its fixation has a section, vobodny relief, whose length allows the required braking the cable at its axial movement in a further node and transmitting a secure fixation of load on the main fixation assembly. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the additional fixation unit is made in the form of a collet and a conical sleeve connected with it, interacting with the lower case. ! 3. The device according to claim 1, characterized in that in the case of using a perforated explosive device over an additional cable fixing unit, a disk is designed in the upper case for cutting from the load when the perforated explosive device is triggered. ! 4. The device according to claim 3, characterized in that the shear disk is made with a radial groove under the cable. ! 5. The device according to claim 1, characterized in that the cable in the area of the additional fixation unit and in the area free of tension, has a protection that prevents it from destruction.

Description

Полезная модель относится к кабельным оконечным устройствам и может быть использована при различного рода работах в скважине различного назначения, в том числе при геофизических исследованиях, прострелочно-взрывных работах.The utility model relates to cable terminals and can be used for various kinds of work in the well for various purposes, including geophysical exploration, perforated blasting.

Известен кабельный наконечник для спуска аппарата в скважину, содержащий верхний и нижний корпусы, электрические разъемы и накидные гайки, установленные на корпусах (см., например, патент RU 2393599, 07.04.2008).Known cable lug for lowering the device into the well, containing the upper and lower bodies, electrical connectors and union nuts mounted on the bodies (see, for example, patent RU 2393599, 04/07/2008).

Известен кабельный наконечник для спуска аппарата в скважину, содержащий верхний и нижний корпусы, жестко соединенные между собой, и узел фиксации - заделки кабеля (см., например, Краткий справочник по прострелочно-взрывным работам в скважинах, Под ред. Н.Г.Григоряна, Москва, Недра, 1982. стр.144-145. Рис.75 - прототип изобретения).Known cable lug for lowering the device into the well, containing the upper and lower bodies, rigidly interconnected, and the fixation unit - termination of the cable (see, for example, a Brief guide to shooting and blasting in wells, Ed. N.G. Grigoryan , Moscow, Nedra, 1982. pp. 144-145. Fig. 75 - a prototype of the invention).

В известных устройствах узел фиксации кабеля рассчитан для спуска в скважину приборов небольшой массы (десятки килограммов) на кабеле. Тем не менее, общим недостатком этих устройств является опасность обрыва кабеля в узле фиксации при динамических нагрузках - при прихватах (застревании) спускаемого аппарата в стволе скважины и возможном его последующем падении в этом стволе с ускорением, резких динамических осевых нагрузках. Особую опасность представляют случаи со спуском на геофизическом кабеле комплексных прострелочно-взрывных аппаратов (ПВА), состоящих из перфораторных и газогенераторных модулей, общая масса которых составляет до двухсот килограммов. Кроме того, для перфорации протяженных участков пластов стали применяться также спускаемые на кабеле увеличенные сборки перфораторов (до 10-15 метров) с большой суммарной массой.In known devices, the cable fixing unit is designed for lowering a small mass of devices (tens of kilograms) on the cable into the well. However, a common drawback of these devices is the danger of cable breakage in the fixation unit under dynamic loads - during sticking (sticking) of the descent apparatus in the wellbore and its possible subsequent fall in this well with acceleration, sharp dynamic axial loads. Of particular danger are cases involving the launching on a geophysical cable of complex perforating explosive devices (PVA), consisting of perforating and gas-generating modules, the total mass of which is up to two hundred kilograms. In addition, increased perforator assemblies (up to 10-15 meters) with a large total mass have also been used to perforate extended sections of formations.

При срабатывании такого типа ПВА в скважине под действием избыточного давления, создаваемого продуктами горения зарядов твердого топлива и детонации кумулятивных зарядов, происходит резкий подъем аппарата вверх одновременно с подъемом столба скважинной жидкости. Затем, одновременно с падением столба жидкости, происходит движение аппарата вниз и существенное увеличение силы натяжения кабеля при резком торможении аппарата. При этом сила натяжения кабеля может значительно (кратно) превышать допустимую нагрузку на кабель в узле его фиксации-заделки. В результате происходит разрыв проволок наружного повива брони кабеля, которые используют для крепления кабельного наконечника к геофизическому кабелю в узле фиксации-заделки, и отрыв аппарата.When this type of PVA is triggered in the well under the influence of excess pressure created by the combustion products of solid fuel charges and detonation of cumulative charges, the apparatus suddenly rises simultaneously with the rise of the column of well fluid. Then, simultaneously with the fall of the liquid column, the device moves down and a significant increase in the cable tension force during sudden braking of the device. In this case, the cable tension force can significantly (multiple) exceed the permissible load on the cable in its fixation-termination unit. As a result, the wires of the outer layer of the armor of the cable break, which are used to attach the cable lug to the geophysical cable in the fixation-termination unit, and the unit is torn off.

Техническим результатом полезной модели является исключение разрыва кабеля в несущем узле его фиксации путем уменьшения нагрузки на упомянутый узел до безопасной величины.The technical result of the utility model is the elimination of cable breakage in the fixing unit of its fixation by reducing the load on said unit to a safe value.

Необходимый технический результат достигается тем, что кабельный наконечник для спуска аппарата в скважину содержит верхний и нижний корпусы, жестко соединенные между собой, и узел фиксации кабеля, расположенный в нижнем корпусе, и, согласно предлагаемой полезной модели, он снабжен дополнительным узлом фиксации кабеля цангового типа, расположенным над основным узлом фиксации и характеризующимся таким усилием фиксации, которое допускает осевое перемещение кабеля от нагрузки, превышающей вес аппарата не менее чем в 2 раза, при этом кабель между основным и дополнительным узлами его фиксации имеет участок, свободный от натяжения, длина которого обеспечивает возможность необходимого торможения кабеля при его осевом перемещении в дополнительном узле фиксации и передачу безопасной нагрузки на основной узел фиксации.The required technical result is achieved in that the cable lug for lowering the device into the well contains upper and lower cases rigidly connected to each other, and a cable fixing unit located in the lower case, and, according to the proposed utility model, it is equipped with an additional collet-type cable fixing unit located above the main fixing unit and characterized by such a fixing force that allows axial movement of the cable from a load exceeding the weight of the device by at least 2 times, while the cable between primary and secondary nodes has its locking portion free from tension, whose length allows the required brake cable during its axial movement in a further node and transmitting a secure fixation of load on the main fixation assembly.

Кроме того:Besides:

дополнительный узел фиксации выполнен в виде цанги и связанной с ней конической втулки, взаимодействующей с нижним корпусом;an additional fixing unit is made in the form of a collet and a conical sleeve connected with it, interacting with the lower case;

в случае применения прострелочно-взрывного аппарата над дополнительным узлом фиксации кабеля, в верхнем корпусе, зафиксирован диск, рассчитанный на срезание от нагрузки при срабатывании прострелочно-взрывного аппарата;in the case of the use of a perforated explosive device over an additional cable fixing unit, in the upper case, a disk is designed that can be cut off from the load when the perforated explosive device is triggered;

срезной диск выполнен с радиальным пазом под кабель;shear disk is made with a radial groove under the cable;

кабель в зоне дополнительного узла фиксации и на участке, свободном от натяжения, имеет защиту, предотвращающую его от разрушения - перегрузок в дополнительном узле фиксации (защита может быть выполнена, например, в виде пластмассовой или резиновой оболочки, одновременно повышающей коэффициент трения до необходимой величины, достаточной для торможения кабеля при его осевом перемещении в дополнительном узле фиксации).the cable in the area of the additional fixation unit and in the area free of tension has a protection that prevents it from destruction - overloads in the additional fixation unit (protection can be performed, for example, in the form of a plastic or rubber sheath, which simultaneously increases the friction coefficient to the required value, sufficient for braking the cable during its axial movement in an additional fixation unit).

Цанга и/или диск могут быть выполнены из металла или пластика.The collet and / or disc may be made of metal or plastic.

Дополнительный узел фиксации может быть выполнен не только в виде цанги, а, например, в виде втулки с уплотнителем, поджимаемым гайкой и взаимодействующим с кабелем внутри втулки (по типу сальника).An additional fixation unit can be made not only in the form of a collet, but, for example, in the form of a sleeve with a seal, a tightening nut and interacting with the cable inside the sleeve (by the type of gland).

Сущность полезной модели.The essence of the utility model.

В отличие от предшествующего уровня техники, настоящее решение в рамках полезной модели позволяет регулировать величину нагрузки на основной - несущий узел фиксации кабеля при торможении аппарата во время движения вниз. Для этого в составном корпусе над основным узлом фиксации кабеля расположен дополнительный узел фиксации этого кабеля. Существенное значение имеет усилие фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации, допускающее осевое перемещение в нем кабеля с заданным противодействием от нагрузки не менее чем в два раза превышающей вес аппарата. Такое соотношение нагрузки и веса аппарата получено опытным путем. Важное значение имеет наличие участка кабеля заданной длины, свободной от натяжения.Unlike the prior art, the present solution within the framework of the utility model allows you to adjust the load on the main one - the cable fixing unit when braking the device while moving down. To do this, in the composite housing above the main cable fixing unit, an additional fixing unit for this cable is located. The cable fixing force in the additional fixing unit is significant, allowing axial movement of the cable in it with a given resistance to the load not less than two times the weight of the device. This ratio of load and weight of the apparatus was obtained experimentally. The presence of a cable section of a given length, free of tension, is important.

После срабатывания ПВА, резкого подъема аппарата вверх вместе со столбом скважинной жидкости, происходит движение вниз. Аппарат падает, набирая скорость до тех пор, пока на него не станет действовать тормозящая сила-сила натяжения кабеля. Пока сила натяжения кабеля меньше усилия фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации длина участка кабеля между узлами фиксации (основным и дополнительным) не изменяется и нагрузка на основной - несущий узел фиксации отсутствует. После того как сила натяжения кабеля станет больше усилия фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации происходит осевое перемещение кабеля в дополнительном узле фиксации с торможением (в том числе с торможением аппарата). При этом длина свободного от натяжения участка кабеля уменьшается, а нагрузка на основной узел фиксации по-прежнему отсутствует, пока длина этого участка кабеля не станет равной расстоянию между узлами фиксации. После этого усилие на основной узел фиксации кабеля станет равным разности силы натяжения кабеля и силы трения от фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации. Усилие фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации и начальную длину кабеля между ним и основным узлом фиксации выбирают так, чтобы обеспечить безопасную нагрузку на последний.After triggering PVA, a sharp rise of the apparatus up together with a column of well fluid, a downward movement occurs. The device falls, gaining speed until the braking force-cable tension force acts on it. While the cable tension force is less than the cable fixing force in the additional fixation unit, the length of the cable section between the fixation nodes (main and additional) does not change and the load on the main - carrier fixation unit is absent. After the cable tension force becomes greater than the cable fixing force in the additional fixation unit, the cable moves axially in the additional fixation unit with braking (including braking of the device). At the same time, the length of the cable-free section of the cable decreases, and the load on the main fixing unit is still absent until the length of this cable section becomes equal to the distance between the fixing units. After that, the force on the main cable fixation unit will become equal to the difference between the cable tension force and the friction force from cable fixation in the additional fixation unit. The cable fixing force in the additional fixing unit and the initial cable length between it and the main fixing unit are selected so as to ensure a safe load on the latter.

Лабораторные исследования показали, что максимальная нагрузка, при которой происходит разрыв проволок наружного повива брони кабеля в узле заделки, находится в пределах 13000-17000 Н и зависит от марки кабеля, применяемого для работ с прострелочно-взрывными аппаратами. При этом установлено, что усилие фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации должно быть не менее чем в два раза больше веса аппарата. Тогда длина свободного от натяжения участка кабеля может находиться в пределах от 0,1 м до 0,4 м и зависит от типа аппарата и его веса.Laboratory studies have shown that the maximum load at which the wires of the outer coil of the armor cable break in the termination unit is in the range 13000-17000 N and depends on the brand of cable used for work with perforated explosive devices. It was found that the cable fixing force in the additional fixing unit should be at least two times the weight of the device. Then the length of the cable-free section of the cable can be in the range from 0.1 m to 0.4 m and depends on the type of apparatus and its weight.

Оценочные расчеты и проведенные испытания в скважинах подтвердили возможность в приемлемых габаритах устройства создать необходимое усилие фиксации кабеля в дополнительном узле фиксации и поместить участок кабеля соответствующей длины между узлами фиксации с целью исключения разрыва кабеля в основном узле фиксации при срабатывании существующих типов ПВА.Evaluation calculations and tests performed in the wells confirmed the possibility, in acceptable dimensions of the device, to create the necessary cable fixation force in the additional fixation unit and place a cable section of the appropriate length between the fixation units in order to prevent cable breakage in the main fixation unit when existing types of PVA are activated.

Наиболее простым и удобным для работы с ПВА является дополнительный узел фиксации, выполненный в виде цангового зажима, содержащего коническую втулку и цангу. Лепестки цанги осуществляют зажим кабеля при свинчивании цанги с конической втулкой с помощью ключей и могут создать необходимое усилие фиксации кабеля.The simplest and most convenient for working with PVA is an additional fixation unit made in the form of a collet clamp containing a conical sleeve and a collet. The collet petals clamp the cable when screwing the collet with a tapered sleeve using keys and can create the necessary cable fixing force.

Для уменьшения ударной нагрузки на верхний корпус при резком торможении аппарата и последующих колебательных движениях, в верхнем корпусе над зажимным средством зафиксирован металлический срезной диск, выше которого расположен упругий элемент, например, в виде пружины или резины. Диск фиксирует зажимное средство при спуске аппарата в скважину. После срабатывания аппарата диск срезается при определенном усилии на него со стороны дополнительного узла фиксации. Оптимальное усилие среза в пределах 2-2,5 веса аппарата. Далее аппарат совершает колебательные движения, и нагрузка на основной узел фиксации будет носить циклический характер в виде рывков, что может привести к срыву проволок наружного повива брони кабеля с основного узла фиксации. За счет упругого элемента происходит «сглаживание» циклической нагрузки, т.е. более равномерное распределение нагрузки на основной узел фиксации.To reduce the shock load on the upper case during sudden braking of the apparatus and subsequent oscillatory movements, a metal shear disk is fixed in the upper case above the clamping means, above which there is an elastic element, for example, in the form of a spring or rubber. The disk fixes the clamping means when the apparatus is lowered into the well. After the device is triggered, the disk is cut off with a certain effort on it from the side of the additional fixation unit. Optimum shear force within 2-2.5 weight of the apparatus. Further, the apparatus makes oscillatory movements, and the load on the main fixation unit will be cyclical in the form of jerks, which can lead to the breakdown of the wires of the outer armor of the cable armor from the main fixation unit. Due to the elastic element, a “smoothing” of the cyclic load occurs, i.e. more even distribution of load on the main fixing unit.

После каждого срабатывания аппарата и его извлечения из скважины необходима замена срезного диска в кабельном наконечнике. Для упрощения сборки и разборки заявляемого устройства срезной диск выполнен с радиальным пазом под кабель. При этом обеспечивают быструю смену диска.After each operation of the apparatus and its removal from the well, it is necessary to replace the shear disk in the cable lug. To simplify the assembly and disassembly of the claimed device, the shear disk is made with a radial groove under the cable. At the same time, they provide quick disk change.

На чертеже показан общий вид устройства, в котором в качестве дополнительного узла фиксации выбран цанговый зажим, содержащий стальную цангу 6 и коническую втулку 7, соединенные между собой с помощью резьбы. В верхнем корпусе 2 зафиксирован диск срезной 5 и пружина 4. Коническая втулка 7 опирается на выемку в нижнем корпусе 8 и взаимодействует с этой частью корпуса. В нижнем корпусе 8 расположен основной узел фиксации кабеля, включающий зажимную гайку 9, конус 10 и патрон зажимной 11. Верхний и нижний корпусы жестко связаны между собой, в частности соединены накидной гайкой 3. Кабель 1 проходит через центральное отверстие в диске 5 и через цангу 6 к основному узлу фиксации - заделки кабеля, где проволоки наружного повива брони кабеля зафиксированы с помощью зажимной гайки 9, а центральная жила кабеля 13 соединена с электровводом 14, установленным в головке 15 прострелочно-взрывного аппарата 16. Кабельный наконечник присоединен к прострелочно-взрывному аппарату 16 с помощью резьбового соединения 17. Электроввод 14 служит для подачи сигнала на срабатывание ПВА.The drawing shows a General view of the device, in which as an additional fixation unit selected collet clamp containing a steel collet 6 and a tapered sleeve 7, interconnected by thread. A shear disk 5 and a spring 4 are fixed in the upper case 2. The conical sleeve 7 rests on a recess in the lower case 8 and interacts with this part of the case. In the lower case 8, the main cable fixing unit is located, including a clamping nut 9, a cone 10 and a clamping chuck 11. The upper and lower cases are rigidly interconnected, in particular, are connected by a union nut 3. Cable 1 passes through the central hole in the disk 5 and through the collet 6 to the main fixing unit - cable terminations, where the wires of the outer coil of the cable armor are fixed with the clamping nut 9, and the central core of the cable 13 is connected to the electric input 14 installed in the head 15 of the perforating explosive device 16. Cable end the nickname is attached to the perforator-blasting apparatus 16 by means of a threaded connection 17. The electric input 14 serves to supply a signal for the operation of the PVA.

Устройство работает следующим образом. При движении прострелочно-взрывного аппарата 16 вниз после прохождения положения равновесия срезается диск 5 за счет давления со стороны конической втулки 7 зажимного устройства. Пружина 4 уменьшает ударные нагрузки на верхний корпус 2 при последующих колебаниях аппарата. Когда натяжение кабеля превысит усилие цангового зажима, кабель начнет двигаться в цанговом зажиме, при этом длина участка кабеля 12 постепенно уменьшается, а основной узел фиксации кабеля не испытывает нагрузки, пока длина участка кабеля 12 не станет равной расстоянию между узлами фиксации кабеля. Усилие фиксации кабеля в дополнительном узле и длину участка кабеля 12 рассчитывают так, чтобы в этот момент времени нагрузка на кабель уменьшилась до допустимой величины.The device operates as follows. When the perforating apparatus 16 moves downward after passing through the equilibrium position, the disk 5 is cut off due to the pressure from the side of the conical sleeve 7 of the clamping device. The spring 4 reduces shock loads on the upper housing 2 during subsequent vibrations of the apparatus. When the cable tension exceeds the force of the collet clamp, the cable will begin to move in the collet clamp, the length of the cable section 12 is gradually reduced, and the main cable fixing unit does not experience load until the length of the cable section 12 becomes equal to the distance between the cable fixing nodes. The cable fixing force in the additional unit and the length of the cable section 12 are calculated so that at this point in time the load on the cable is reduced to an acceptable value.

Claims

1. A cable lug for lowering the apparatus into a well, comprising upper and lower bodies rigidly connected to each other, and a cable fixation unit located in the lower case, characterized in that it is provided with an additional collet-type cable fixation unit located above the main fixation unit and characterized by such a clamping force, which allows axial movement of the cable from a load exceeding the weight of the apparatus by at least two times, while the cable between the main and additional nodes of its fixation has a section, vobodny relief, whose length allows the required braking the cable at its axial movement in a further node and transmitting a secure fixation of load on the main fixation assembly.

2. The device according to claim 1, characterized in that the additional fixation unit is made in the form of a collet and a conical sleeve connected with it, interacting with the lower case.

3. The device according to claim 1, characterized in that in the case of using a perforated explosive device over an additional cable fixing unit, a disk is designed in the upper case for cutting from the load when the perforated explosive device is triggered.

4. The device according to claim 3, characterized in that the shear disk is made with a radial groove under the cable.

5. The device according to claim 1, characterized in that the cable in the area of the additional fixation unit and in the area free of tension, has a protection that prevents it from destruction.