RU2537720C1

RU2537720C1 - Device for sealing of submersible pump cable and capillary tubing at wellhead

Info

Publication number: RU2537720C1
Application number: RU2013148294/03A
Authority: RU
Inventors: Ильгизар Хасимович Махмутов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Александрович Андреев
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2013-10-29
Publication date: 2015-01-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device for sealing of submersible pump cable and capillary tubing at the wellhead comprises a hollow cylindrical case, a support washer, sealing washers, a compression element, a packing nut and a tube with a capillary tube passing through it. The tube is fixed rigidly to annular space of the well and equipped with a thrust, a sealing element, a packing washer, a cup nut and a support washer. The branch equipped with a valve is fixed rigidly to the tube.

EFFECT: improved efficiency of oil recovery due to reduction of asphaltene, resin and paraffin deposits and saline deposits at the pumping equipment and corrosion of oil field equipment by dosing of chemicals to the well through capillary tubing.

3 dwg

Description

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.The invention relates to the mining industry and can be applied in the operation of wells using a submersible pump and a capillary pipeline for sealing cables at the wellhead.

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.A device for sealing the cable of a submersible electric pump at the wellhead (copyright certificate SU No. 1596068, IPC E21B 33/03, publ. 09/30/1990, bull. No. 36), containing a hollow body, concentrically placed in it sealing elements with axial channels for cores cable, support and thrust washers in the form of disks with figured cuts symmetrically located on the outer surface of each disk in terms of a semicircle in shape, paired with tangents to it parallel to each other, a packing follower and a cover, an additional thrust washer with fi cut-outs placed in the body of the main thrust washer with the possibility of partial overlapping of the curly cuts, the latter in the thrust washers located at the same angle to the diametrical planes passing through the center of the disk and the centers of the semicircles.

Недостатки данного устройства:The disadvantages of this device:

- 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;- firstly, the device does not allow the second cable to be sealed at the wellhead, for example, a capillary pipe, designed to supply chemical reagents to the well when they are lowered together with the cable of the submersible pump;

- 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.- secondly, when tightening the pressure nut, a certain amount of sealing washers is displaced through the cutouts of the pressure element, and in the lower thrust washer until the volume of the grooves is filled, which negatively affects the quality of the cable seal.

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.The closest in technical essence and the achieved result is a device for sealing the cable of a submersible pump and capillary pipe at the wellhead (patent RU No. 2046178, IPC E21B 33/03, publ. 10/20/1995., Bull. No. 29), containing a hollow body, installed in wellhead fittings, concentrically placed in it sequentially from the bottom up and having axial channels under the cores of the submersible pump cable, a support washer, sealing washers, a pressure element and a pressure nut screwed onto the housing with the possibility of interaction with the pressure element entent, while the axial channels under the cable conductors are arranged in a row in the diametrical plane of the sealing washers, each sealing washer is made in two identical parts with the surface of the connector coinciding in the gap between the axial channels with the plane of the cable cores, and along the edges with diametrical planes, passing in plan symmetrically with respect to both axes of the washer through the centers of the extreme axial channels at one half of the height of the washer on one side, on the other half of the height of the washer, on the other side of the plane the position of the cable cores with the possibility of formation when moving from one half of the height of the washer to another horizontal plane of the connector, the support washer and pressure element made in the form of split cylinders of dielectric material, and the axial channels for the cable cores are arranged in a row in the diametrical plane passing through the line section of cylinders.

- 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,- firstly, the limited functionality of the device, due to the fact that during the operation of the well on the pumping equipment deposits of asphalt, resin and salt and gypsum are formed, as well as corrosion of oilfield equipment and the formation of oil-water emulsions, which significantly reduces the efficiency of the oil production process. This device does not allow you to pass through a second cable (capillary pipeline), does not solve the above problem,

- 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.- secondly, the impossibility of sealing at the wellhead a second cable, for example, a capillary pipe, lowered into the well for dispensing chemical reagents into a well equipped with submersible pumping equipment (electric centrifugal pump) for oil production, which reduces the quality of the device.

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.The technical objectives of the proposal are to expand the functionality of the device by creating a device design that can reduce the formation of asphalt tar and salts on pumping equipment and corrosion of oilfield equipment, as well as improving the quality of the device.

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.The stated technical problems are solved by a device for sealing the cable of a submersible pump and a capillary pipe at the wellhead, containing a cylindrical hollow body installed in the wellhead fittings, concentrically placed in the hollow body sequentially from the bottom up and having axial channels for the wires of the cable of the submersible pump supporting washer, sealing washers, a pressure member and a pressure nut screwed onto the hollow body to interact with the pressure member.

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.What is new is that the wellhead fittings are equipped with a nozzle with a capillary pipe passing through it, and on the one hand the nozzle is rigidly connected to the annulus of the well, and on the other hand the nozzle is equipped with a plug with an internal cylindrical cavity and an annular ledge with an axial channel under the capillary pipe, also threaded holes are made on the end face of the plug, while in the cylindrical cavity of the plug the thrust ring, the sealing element, the pressure ring and the cover, with an axial channel with a radial cutout and holes, bolts are installed in the cover openings equipped with a spring and flat washers and screwed into the screw holes of the plug with the possibility of the end face of the cover interacting with the end of the pressure nut when screwing the screws into the screw holes of the plug with the axial force converted to sealing an element in its radial expansion with a capillary pipeline seal, and a branch equipped with a valve is rigidly connected to the nozzle.

На фиг.1, 2, 3 схематично изображено предлагаемое устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины.Figure 1, 2, 3 schematically shows the proposed device for sealing the cable of a submersible pump and capillary pipe at the wellhead.

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.A device for sealing a cable of a submersible pump and a capillary pipe at the wellhead comprises a hollow body 1 (see FIGS. 1 and 2) installed in the wellhead 2, concentrically placed in the hollow body 1 sequentially from the bottom up and having axial channels for the cores of the cable 3 of the submersible pump (Figs. 1, 2, 3), a supporting washer 4 (see FIG. 2), sealing washers 5, a pressure member 6 and a pressure nut 7 screwed onto the hollow body 1 to interact with the pressure member 6.

Полый корпус 1 ввернут в планшайбу 8 (см. фиг.1), закрепленную на опорном фланце 9 устьевой арматуры 2.The hollow body 1 is screwed into the faceplate 8 (see figure 1), mounted on the supporting flange 9 of the wellhead 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.Wellhead 2 is equipped with a nozzle 10 with a capillary pipe 11 passed through it. On one side, the nozzle 10 is rigidly connected to the annulus of the well 12, for example, using a sleeve 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.On the other hand, the pipe 10 is equipped with a plug 14 with an internal cylindrical cavity 15 and an annular ledge 16 with an axial channel 17 under the capillary pipe 11. Also, threaded holes 18 are made on the end face of the plug 14.

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).In the cylindrical cavity 15 of the plug 14 from the right to the left, a stop ring 19, a sealing element 20, a pressure ring 21 and a cover 22 are installed, equipped with an axial channel 23 with a radial cutout 24 and holes 25 (see figure 1).

Уплотнительный элемент 20 представляет собой, например, три резиновых уплотнительных кольца.The sealing element 20 is, for example, three rubber sealing rings.

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.Bolts 26 (see FIG. 3) are installed in the holes 25 of the cover 22, equipped with a spring 27 (see FIG. 1) and flat washers 28 and screwed into the threaded holes 18 of the plug 14 with the possibility of the interaction of the end face of the cover 22 with the end face of the pressure ring 21 when screwing the bolts 26 into the threaded holes 18 of the plug 14 with the conversion of the axial force on the sealing element 20 into its radial expansion with the sealing of the capillary pipe 11.

К патрубку 10 жестко присоединен отвод 29, оснащенный вентилем 30.To the pipe 10 is rigidly connected branch 29, equipped with a valve 30.

Устройство для уплотнения кабеля погружного насоса и капиллярного трубопровода на устье скважины работает следующим образом.A device for sealing the cable of a submersible pump and capillary pipe at the wellhead works as follows.

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.During the descent of the submersible pump, for example, an electric centrifugal pump, on the pipe string 31, the cable 3 (see FIG. 1) of the submersible pump and the capillary pipe 11 are mounted on the outer surface of the pipe string 31 using metal bands 32 (clamps). A device for sealing a cable of a submersible pump and a capillary pipe is mounted at the wellhead, as shown in FIG.

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.To do this, first at the wellhead produce a seal (see figure 2) of the cable 3 of the submersible pump. To do this, screw the nut 7 into the hollow body 1, while the nut 7 through the pressure element 6 exerts force on the sealing washers 5, which are compressed in the axial direction and expand radially, which leads to the sealing of the cable 3 (see figure 1) faceplate 8 of wellhead 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.Then, through the pipe 11, rigidly connected to the branch 29 and the valve 30, a capillary pipe 11 (second cable) is passed. Next, the pipe 11 is reported with the annulus 12 of the well by means of a sleeve 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.Next, the capillary pipe 11 is passed through the axial channel 17 of the plug 14, the thrust ring 19, the sealing element 20, the pressure ring 21. Install the thrust ring 19, the sealing element 20, the pressure ring 21 in the inner cylindrical cavity 15 of the plug 14 until the thrust ring 19 stops in the annular ledge 16. Next, through the radial cutout 24 (figure 3) of the cover 22 (figure 1) install the capillary pipe 11 in the axial channel 23 of the cover 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.Bolts 26, for example, in the amount of three pieces, as shown in FIG. 3, are equipped with spring 27 (see FIG. 1) and flat 28 washers. Then install the bolts 26 into the holes 25 of the cover 22. Install the cover 22 into the inner cylindrical cavity 15 of the plug 14 until the end of the cover 22 abuts against the end of the pressure ring 21, after which the screws 26 are screwed into the threaded holes 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).When the bolts 26 are screwed into the threaded holes 18 of the plug 14, the end face of the plug 22 interacts with the end of the pressure ring 21 to create axial force from the cover 22 and pressure ring 21 on the sealing element 20, which leads to its radial expansion and sealing of the capillary pipe 11 (see figure 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.When carrying out technological operations, for example, when killing a well, turn off the submersible pump, pump out the killing fluid with the valve 30 open (see Fig. 1) through the outlet 29 and the inner space of the pipe 10, through the annular space 12 into the well. At the end of the process operation, the valve 30 is closed.

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.The use of spring 27 and flat 28 washers eliminates the softening of the capillary pipe 11 as a result of vibration of the wellhead 2 during operation of the submersible pump in the well.

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.The proposed device for sealing the cable of a submersible pump and a capillary pipe at the wellhead has enhanced functionality compared to the prototype, as it allows you to bypass a second cable (capillary pipe) and seal it when operating a well with a submersible pump while maintaining the possibility of carrying out technological operations through annulus of the well, and this allows to increase the efficiency of oil production by reducing the formation of asphalt grind Rafina and salts on the pumping equipment and corrosion of oilfield equipment by dosing of chemicals into the well by capillary conduit.

Claims

A device for sealing a cable of a submersible pump and a capillary pipeline at the wellhead, comprising a cylindrical hollow body installed in the wellhead, concentrically placed in the hollow body sequentially from the bottom up and having axial channels for the wires of the cable of the submersible pump supporting washer, sealing washers, pressure element and pressure a nut screwed onto the hollow body with the possibility of interaction with the pressure element, characterized in that the wellhead reinforcement is equipped with a pipe with a piping pipe, moreover, on the one hand, the pipe is rigidly connected to the annulus of the well, and on the other hand the pipe is equipped with a plug with an internal cylindrical cavity and an annular ledge with an axial channel under the capillary pipe, also threaded holes are made at the end of the plug, while in the cylindrical cavity of the plug from right to left there is a thrust ring, a sealing element, a pressure ring and a cover equipped with an axial channel with a radial cutout and holes, while in the holes of the cover bolts equipped with spring and flat washers and screwed into the threaded holes of the plug are installed with the possibility of interaction of the end face of the cap with the end of the pressure nut when screwing the bolts into the threaded holes of the plug with the axial force being converted to the sealing element into its radial expansion with the capillary pipe sealing, and to the pipe connected outlet equipped with a valve.