RU196227U1 - Концевое соединение для кабеля с оболочкой из композитного материала - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к соединениям для геофизических кабелей и стержней с оболочкой из композитного материала и может быть использована в нефтегазовой отрасли для соединения со скважинными приборами и оборудованием при проведении геофизических исследований или работ по капитальному ремонту скважин с большими зенитными углами. Концевое соединение для кабеля с оболочкой из композитного материала включает в себя два клиновых конуса, первый крепится за внешний диаметр композитной оболочки, а второй - за проволоки наружного повива кабеля. Первый клиновый конус имеет продольный разрез и внутренние поперечные проточки для эффективного зажатия композитной оболочки. Герметизация соединения обеспечивается при помощи уплотнительного цилиндрического элемента, резинового колпачка, уплотнительных резиновых колец и наполнение под давлением внутренней полости закрытого корпуса диэлектрической пастой. Полезная модель позволяет увеличить несущую способность (растягивающее усилие) соединения и прочность на разрыв. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к соединениям для геофизических кабелей и стержней с оболочкой из композитного материала и может быть использована в нефтегазовой отрасли для соединения со скважинными приборами и оборудованием при проведении геофизических исследований скважин с большими зенитными углами.

Кабеля с оболочкой из композитного материала (стеклопластик, углепластик и пр.), включающие в себя в качестве центральных жил электрические провода и оптические волокна, находят все большее применение в разных областях, в частности, в нефтегазодобывающей промышленности. Особое значение придается обеспечению надежности концевых заделок с соединяемым скважинным оборудованием.

Известна концевая заделка шлангокабеля с помощью механического фитинга в нефтяной и газовой промышленности (см., например, ISO 13628-5:2009. Проектирование и эксплуатация систем подводной добычи. Часть 5. Подводные шлангокабеля. Каталог стандартов, опубл. 2009-12-11.

hnp://www.iso.org/iso/ru/home/store/catalogue_tc/catalogue_tc_browse.htm?comm=49570&published=on).

Согласно указанному стандарту, механический фитинг обеспечивает передачу нагрузок при установке и эксплуатации оборудования, снабжение флюидом и электроэнергией сопрягаемых узлов, установленных на подводных или наземных объектах. Механический фитинг состоит из ниппеля и муфты, крепится на конце шлангокабеля и осуществляет зажим шлангокабеля путем сжатия его между внутренней частью муфты и наружной поверхностью ниппеля.

Данная концевая заделка посредством механического фитинга не применима для проведения исследований и работ в скважинах при помощи кабелей с композитной оболочкой, где к концевым соединениям предъявляются особые требования:

ограничения по наружному диаметру соединения, которые накладываются внутренними диаметрами труб, спускаемыми в скважину. В то же время детали механических фитингов с указанными ограничениями не связаны;

выдерживание воздействий высоких давлений и значительных растягивающих усилий;

механический фитинг не использует резерва повышения надежности крепления, который заложен в возможности присоединения армирующих слоев или повивов брони шлангокабеля к концевым соединительным элементам путем, например опрессовки, расклинивания или склеивания.

Известно разъемное соединение армированного рукава высокого давления (см., патент RU 11858, опубл. 16.11.1999, МПК F16L 33/01), содержащее муфту с внутренней круглой цилиндрической резьбой, охватывающую рукав снаружи и контактирующую с армированным слоем рукава, и ниппель с расположенным внутри рукава хвостовиком, соединенным с муфтой по соединительной резьбе, выполненной цилиндрической и более мелкой, чем внутренняя резьба муфты. Данное разъемное соединение, также как и приведенный выше аналог, имеет существенное превышение наружного диаметра относительно наружного диаметра рукава (или шланга), что не позволяет использовать его при работах в скважине, поскольку указанные диаметры должны иметь незначительные превышения. Кроме того, поскольку захват осуществляется за наружную поверхность эластичной части рукава, такое соединение также не рассчитано на значительные растягивающие нагрузки.

Известен способ крепления полимерного шланга на ниппеле (см. патент RU 2066014, опубл. 27.08.1996, МПК F16L 11/00, F16L 33/22). Крепление содержит ниппель, выполненный с расположенным внутри шланга хвостовиком, с резьбой на противоположном конце и с кольцевым выступом в средней части, накидную муфту и оголенную обмотку шланга, защемленную между кольцевым выступом ниппеля и накидной муфтой путем создания радиального обжатия накидной муфты по двум поясам, располагаемым по разные стороны кольцевого выступа хвостовика ниппеля. Известное крепление обеспечивает высокую гидравлическую прочность. Однако для использования в скважинах для концевой заделки кабеля с композитной оболочкой данное крепление непригодно. В первую очередь, потому что наружный диаметр соединения заметно превышает наружный диаметр шлангокабеля за счет наличия кольцевого выступа ниппеля, высота которого увеличивается на сумму толщин защемленной оплетки кабеля и стенки накидной муфты. Помимо этого, крепление является одноразовым, при том, что в ходе выполнения работ на скважине более удобны и практичны многократные сборки-разборки концевых заделок шлангокабелей со скважинной аппаратурой. Кроме того, известный способ крепления технологически может быть реализован только в стационарных условиях цеха, что снижает технологичность крепления, в частности, требуется специальное оборудование и оснастка, что исключает возможность его реализации в полевых условиях.

Наиболее близким аналогом является концевое соединение шлангокабеля (см., патент RU 135759, зарегистрированное 20.12.2013, МПК F16L 19/00, F16L 33/00), у которого имеется повышенная надежность, увеличена несущая способность (растягивающее усилие) и прочности на разрыв, уменьшение наружного диаметра соединения до соразмерности с наружным диаметром внешней оболочки шлангокабеля, многоразовость использования, простота реализации. В данном концевом соединении шлангокабель фиксируется за проволоки повива во внутренних двухсторонних конусах втулки при помощи ответного конуса ниппеля и верхней втулкой с наружным конусом, а затяжка осуществляется при помощи прижимной гайки. Герметизация осуществляется при помощи уплотнительных колец, расположенных в ниппеле. Но данное концевое соединение не эффективно при заделки его на кабель с композитной оболочкой, то есть не обеспечивает необходимое механическое соединение на нагрузку свыше 3 тонн и герметизацию свыше 100 Атм. (Bar).

Предложенная полезная модель концевого соединения для кабеля с оболочкой из композитного материала не имеет недостатков выше перечисленных аналогов и позволяет выдерживать необходимые осевые нагрузки на растяжение и обеспечивает герметизацию соединения при больших внешних давлениях жидкости, а также обеспечивает электрическое и оптическое соединение со скважинной аппаратурой. Данные концевые соединения имеют присоединительные размеры к кабельным наконечникам и приборным головкам, согласно техническим требованиям ГОСТ 14213-89.

Техническим результатом, достигаемым от использования предложенной полезной модели, является повышение надежности, увеличение несущей способности (растягивающего усилия) и прочности на разрыв.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном концевом соединении для обеспечения механической прочности на растяжение применяется закрытый корпус, состоящий из четырех деталей, внутри которого располагаются два клиновых конуса, первый крепится за внешний диаметр композитной оболочки, а второй - за проволоки наружного повива кабеля. Первый клиновый конус имеет продольный разрез и внутренние поперечные проточки для эффективного захвата композитной оболочки. Также внутри закрытого корпуса для обеспечения герметизации находятся уплотнительный цилиндрический элемент, резиновый колпачок, уплотнительные резиновые кольца и наполнительная диэлектрическая паста.

Предложенная конструкция концевого соединения проста в применении и пригодна для многократного использования. Для работы в нефтяных и газовых скважинах предложенным концевым соединением оснащаются оба конца кабеля с композитной оболочкой. На фигуре 1 изображено верхнее концевое соединение для соединения с кабельным наконечником, а на фигуре 2 изображено нижнее концевое соединение, предназначенное для соединения с приборной головкой.

На фигуре 1 представлен продольный разрез верхнего концевого соединения для кабеля с композитной оболочкой, которое содержит фонарь 1, в котором зажимается композитная оболочка 2 первым клиновым конусом 3 при помощи корпуса уплотнения 4. Внутри корпуса 4 располагается уплотнительный цилиндрический элемент 5, который зажимается корпусом заделки 6 через прижимную втулку 7 и второй клиновый конус 8. При этом проволоки внешнего повива кабеля 9 фиксируются в конусе между прижимной втулкой 7 и клиновым конусом 8. Токопроводящая жила кабеля 10 вместе с изоляцией пропускается через резиновый колпачок свечки 11 и припаивается к токовводу 12, который находится в корпусе токоввода 13. Затем мост приборный 14 наворачивается на корпус заделки бив нем корпус токоввода закрепляется при помощи гайки 15 и упорной втулки 16. Электрическое соединение с прибором или кабельным наконечником осуществляется через контакт 17. В заключение заделки во внутреннюю полость корпуса 6 после откручивания винта-заглушки 18 в образовавшееся отверстие под давлением закачивается диэлектрическая паста. В верхнем концевом соединении закрытый корпус состоит из следующих деталей: 1,4, 6 и 14.

На фигуре 2 представлено нижнее концевое соединение для кабеля с композитной оболочкой, которое отличается от верхнего только тремя деталями: корпусом заделки 19, мостом наконечника 20 и гайкой приборной накидной 21. В нижнем концевом соединении закрытый корпус состоит из следующих деталей: 1,4,19 и 20.

Данные концевые соединения для кабеля с композитной оболочкой адаптированы для проходных диаметров в скважинах и несложны в практической реализации.

Claims (1)

1. Концевое соединение, предназначенное для заделки на верхнем и нижнем концах кабеля с композитной оболочкой и имеющее присоединительные размеры к стандартным кабельным наконечникам и приборным головкам, отличающееся тем, что в закрытом корпусе, наполненном диэлектрической пастой, имеется два клиновых конуса, первый с продольным разрезом крепится за внешний диаметр композитной оболочки и имеет внутренние поперечные проточки для эффективного крепления, а второй фиксируется за проволоки наружного повива кабеля.

Images