RU2610965C1

RU2610965C1 - Load bearing sleeve for submersible rig

Info

Publication number: RU2610965C1
Application number: RU2015152958A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Валерьевич Горбунов; Дмитрий Николаевич Лебедев; Алексей Александрович Фотиев
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-02-17

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil producing equipment comprising electric-centrifugal pumps lowered into the well on a carrying cable, and can be used for geophysical studies in wells and logging operations. The device comprises a body with an axial hole for passing a cable, separated into shared conductors, a housing-threaded head with an axial inlet, radial hole and cylindrical bore where the armored cable is fixed, and the current lead block connected to the conductors. The cylindrical bore of the head contains a set of chevron seals, compressed between the thrust ring and the pressure ring, separated from the housing end with the upper set of washers. along the housing periphery the longitudinal small diameter holes are made, and in its lower part a large cone bushing is located, which is inserted with small mating taper bushing. The small taper bushing is pressed by the ring and by the second set of washers installed against the shoulder of the hollow base screwed to the lower part of the housing. Between the cone sleeve the cable-separated outer sheath passes the end of which is tightly fixed between the end face of the housing and the upper set of washers, while the separated ends of the inner sheath are pressed between the ring and the second set of washers.

EFFECT: due to the invention the reliability of performance of the load-carrying sleeve of submersible rig is improved due to protection of current-carrying conductor insulation.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и газа, в частности к оборудованию для добычи нефти установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) без насосно-компрессорных труб (НКТ), когда УЭЦН спускается в скважину на грузонесущем кабеле, и может быть использовано при промыслово-геофизических исследованиях в скважинах и каротажных работах на различной глубине.The invention relates to equipment for oil and gas production, in particular to equipment for oil production by electric centrifugal pump units (ESP) without tubing, when the ESP descends into the well on a load-bearing cable, and can be used in field geophysical studies in wells and logging at various depths.

Известен кабельный ввод, предназначенный для использования с армированным кабелем [патент на полезную модель RU №128025, МПК H02G 15/02, опубл. 10.05.2013], содержащий полый корпус с осевым отверстием, через которое проходит армированный кабель, уплотнительный элемент, обжимающий кабель по наружному диаметру, поджатый большой внешней конусной втулкой, вкрученной в корпус, в которую вставлена малая внутренняя конусная втулка, зажимаемая гайкой, ввинченной в большую конусную втулку.Known cable entry intended for use with a reinforced cable [patent for utility model RU No. 128025, IPC H02G 15/02, publ. 05/10/2013], comprising a hollow body with an axial hole through which a reinforced cable passes, a sealing element, a cable crimping along the outer diameter, pressed by a large external conical sleeve screwed into the body, into which a small internal conical sleeve is inserted, clamped by a nut screwed into large conical sleeve.

При монтаже кабельного ввода через осевое отверстие в корпусе и уплотнительный элемент протягивают кабель, снимают с кабеля внешнюю изоляцию, оголяя армирующие проволоки, после чего их расплетают, в корпус вкручивают большую конусную втулку до соприкосновения с уплотнительным элементом, на кабель надевают малую конусную втулку, армирующие проволоки продевают между большой конусной втулкой и малой конусной втулкой, далее малую конусную втулку поджимают гайкой, обеспечивая тем самым жесткую заделку армирующих проволок кабеля между большой конусной втулкой и малой конусной втулкой, затем затягивают большую конусную втулку для поджатия уплотнительного элемента, который расширяется в радиальном направлении и плотно обжимает кабель по наружному диаметру.When installing the cable entry through the axial hole in the housing and the sealing element, the cable is pulled, the outer insulation is removed from the cable, exposing the reinforcing wires, after which they are untwisted, a large conical sleeve is screwed into contact with the sealing element, a small conical reinforcing sleeve is put on the cable the wires are passed between the large conical sleeve and the small conical sleeve, then the small conical sleeve is pressed with a nut, thereby ensuring a rigid termination of the cable reinforcing wires between the bolts xoy cone sleeve and small cone sleeve is then tightened large cone sleeve for urging the sealing member, which widens radially and tightly compresses the outside diameter of the cable.

Недостатком данного кабельного ввода является то, что уплотнение происходит лишь внутри корпуса, а осевой вход остается открытым, что не исключает контакта агрессивной среды с незащищенными участками кабеля, приводящего к падению сопротивления изоляции и выходу из строя кабельного ввода.The disadvantage of this cable entry is that the seal occurs only inside the housing, and the axial inlet remains open, which does not exclude contact of the aggressive environment with unprotected sections of the cable, leading to a drop in insulation resistance and failure of the cable entry.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является грузонесущая муфта для погружной установки [патент RU №2186965 С1, МПК Е21В 47/01, опубл. 10.08.2002], содержащая корпус, на который сверху навинчена головка в форме «елочки» снаружи и с отверстием для прохода бронированного грузонесущего кабеля внутри, ниже которого расположен кабельный зажим, состоящий из стакана, в котором размещена втулка для фиксации брони кабеля, поджатая снизу гайкой, навинченной на стакан, в нижней части гайки в радиальное отверстие вкручен винт, дополнительно фиксирующий кабель от поворота. Под кабельным зажимом расположена полость, соединенная с внешним пространством окнами в стенках, в полости происходит разделение кабеля на отдельные жилы, входящие в самоуплотняющийся гидроэлектроизолятор, опирающийся на опорный мост, в котором также расположены отверстия под кабельные жилы, в которых расположены стеклянные электроизоляторы, сверху гидроэлектроизолятор ограничен от полости фланцем, который прижат запорной гайкой. В нижней части корпуса расположена соединительная колодка токоввода.The closest in technical essence to the claimed is a load-bearing coupling for a submersible installation [patent RU No. 2186965 C1, IPC E21B 47/01, publ. 08/10/2002], comprising a housing on which a Christmas tree-shaped head is screwed on top from the outside and with an opening for the passage of an armored load-carrying cable inside, below which is a cable clamp, consisting of a glass, in which a sleeve for fixing the cable armor is housed, drawn up from below with a nut screwed onto the glass, a screw is screwed into the radial hole at the bottom of the nut, additionally securing the cable from rotation. Under the cable clamp, there is a cavity connected to the outer space by windows in the walls, in the cavity, the cable is divided into separate cores that are part of a self-sealing hydroelectric insulator, supported by a support bridge, in which there are also holes for cable cores in which glass insulators are located, on top of the hydroelectric insulator it is bounded from the cavity by a flange which is pressed by a lock nut. In the lower part of the housing is a junction block of the current lead.

Монтаж кабельного соединителя для бронированного грузонесущего кабеля проводят следующим образом. Кабель бронированный грузонесущий пропускают через головку в форме «елочки», с кабеля снимают внешнюю полимерную оболочку достаточной длины, оголяя бронь, производят расплетку брони кабеля, распущенную броню обвивают вокруг втулки, служащей для фиксации брони, вставляют втулку в стакан, расположенный в верхней части головки, снизу на стакан навинчивают гайку, которая поджимает втулку, фиксируя тем самым кабель в головке, затем закручивают винт, расположенный в нижней части гайки, тем самым защищают от поворота кабель. Свободные от брони токопроводящие жилы кабеля пропускают через запорную гайку, фланец, самоуплотняющийся гидроэлектроизолятор, стеклянные электроизоляторы, расположенные в опорном мосту, и выводят в полость под колодкой, после чего производят затяжку запорной гайки, которая прижимает фланец к гидроэлектроизолятору, который упирается в опорный мост, в результате деформирования гидроэлектроизолятора происходит плотное обжатие жил кабеля. После этого жилы кабеля соединяют с соединительной колодкой, служащей для подключения различного оборудования.The installation of the cable connector for the armored load-carrying cable is as follows. The armored load-carrying cable is passed through the Christmas tree-shaped head, the outer polymer shell of sufficient length is removed from the cable, exposing the armor, the cable armor is unwrapped, the loose armor is wrapped around the sleeve serving to fix the armor, the sleeve is inserted into the glass located in the upper part of the head , a nut is screwed onto the glass from the bottom, which tightens the sleeve, thereby fixing the cable in the head, then tightens the screw located at the bottom of the nut, thereby protecting the cable from rotation. Armor-free conductors of the cable are passed through a lock nut, a flange, a self-sealing hydroelectric insulator, glass insulators located in the support bridge and out into the cavity under the block, after which the locking nut is tightened, which presses the flange against the hydroelectric insulator, which abuts against the support bridge as a result of deformation of the hydroelectric insulator, a dense crimping of the cable cores occurs. After this, the cable cores are connected to the connection block, which serves to connect various equipment.

Основным недостатком данного устройства является то, что после расплетки брони токопроводящие кабельные жилы находятся к контакте с агрессивной средой скважины, поступающей через окна в головке и по осевому входу в головку, в результате чего происходить преждевременное падение сопротивления изоляции жил кабеля, что приводит к снижению надежности муфты.The main disadvantage of this device is that, after the armor is unwrapped, the conductive cable cores are in contact with the aggressive medium of the well coming through the windows in the head and at the axial entrance to the head, resulting in a premature drop in the insulation resistance of the cable cores, which leads to a decrease in reliability couplings.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности эксплуатации грузонесущей муфты погружной установки за счет защиты изоляции токоведущих жил от воздействия агрессивной среды и механических повреждений.The objective of the present invention is to increase the reliability of operation of the load-bearing clutch of a submersible installation by protecting the insulation of live conductors from the effects of aggressive environments and mechanical damage.

Указанный технический результат достигается тем, что в грузонесущей муфте для погружной установки, содержащей корпус с осевым отверстием для прохода кабеля, разделяемого на токопроводящие жилы, накрученную на корпус головку с осевым входом для прохода кабеля, радиальным отверстием, заглушенным пробкой, и цилиндрической расточкой, в которой закреплен бронированный кабель, и колодку токковвода, соединенную с токопроводящими жилами, согласно изобрению по периферии корпуса выполнено множество продольных отверстий малого диаметра, в цилиндрической расточке головки размещен набор шевронных уплотнительных элементов, зажатый между упорным кольцом и нажимным кольцом, отделенных от торца корпуса верхним набором шайб, в нижней части корпуса расположена большая конусная втулка, в которую вставлена сопрягаемая с ней малая конусная втулка, поджатая кольцом и вторым набором шайб, установленным с упором на бурт полого основания, навинченного на корпус, между конусными втулками пропущена отделенная от кабеля наружная оплетка, конец которой герметично закреплен между торцом корпуса и верхним набором шайб, отделенные концы внутренней оплетки зажаты между кольцом и вторым набором шайб.The specified technical result is achieved by the fact that in the load-carrying sleeve for the submersible installation, comprising a housing with an axial hole for passage of a cable, divided into conductive wires, a head wound on the housing with an axial entrance for passage of a cable, a radial hole, plugged with a plug, and a cylindrical bore, in which the armored cable is fixed to and a current lead block connected to conductive conductors, according to the invention, many longitudinal holes of small diameter are made along the periphery of the housing, in A set of chevron sealing elements, sandwiched between the thrust ring and the pressure ring, separated from the end of the housing by the upper set of washers, is located in the bottom of the housing, into which a large conical sleeve is inserted, into which a small conical sleeve mating with it is inserted, pressed by the ring and the second set of washers installed with an emphasis on the shoulder of a hollow base screwed onto the housing, an outer braid separated from the cable is missing between the conical bushings, the end of which is hermetically fixed between the end of the housing CA and the upper set of washers, the separated ends of the inner braid are sandwiched between the ring and the second set of washers.

Для позиционирования фаз кабеля при присоединении муфты к установке полое основание на уровне колодки токоввода снабжено радиальным штифтом.To position the phases of the cable when connecting the coupling to the installation, the hollow base at the level of the current lead block is equipped with a radial pin.

Кроме того, для герметичности конструкции внутренняя полость муфты заполнена компаундом.In addition, for the tightness of the structure, the internal cavity of the coupling is filled with a compound.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена предлагаемая грузонесущая муфта для погружной установки в собранном виде, на фиг. 2 - схема заполнения муфты компаундом.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the proposed load-bearing coupling for the submersible installation in assembled form, in FIG. 2 is a diagram of filling a coupling with a compound.

Грузонесущая муфта содержит герметичную полость корпуса 1 с центральным осевым отверстием 2, служащим для прохода грузонесущего кабеля 3, вокруг которого выполнено множество продольных отверстий малого диаметра 4. Сверху на корпус 1 накручена головка 5 с осевым входом, а снизу - основание 6. Внутри цилиндрической расточки головки 5 последовательно размещены упорное кольцо 7, шевронные кольцевые уплотнительные элементы 8 и сжимающие их нажимное кольцо 9 и верхний набор шайб 10, опирающийся на торец корпуса 1. На противоположном конце корпуса 1 расположена большая конусная втулка 11, в которую вставлена сопрягаемая с ней малая конусная втулка 12, поджатая кольцом 13 и вторым набором шайб 14, опирающимся на бурт 15 полого основания 6. В кольце 13 и шайбах 14 имеются выполненные в осевом направлении сквозные отверстия для прокачки компаунда 16. В свободный конец основания 6 вмонтирована колодка токоввода 17, содержащая три наконечника 18, предназначенных для соединения с фазами электродвигателя или другим оборудованием (не показано). Колодка токоввода 17, зафиксированная гайкой 19, прижимает расположенные на ее торце уплотнительные элементы 20 к упору 21, в котором установлен штифт 22 в осевом направлении. Для правильной установки фаз в нижней части основания 6 установлен штифт 23 в радиальном направлении. Внутренняя полость муфты заполнена компаундом 16. Кабель грузонесущий 3 содержит изолированные токопроводящие жилы 24, каждая из которых покрыта защитной тефлоновой оболочкой 25, две армированные оплетки первого повива 26 и второго повива 27, выполненного внахлест первого повива 26, покрытые внешней оболочкой 28. В головке 5 расположено отверстие 29, закрытое пробкой 30, а в основании 6 - отверстие 31, закрытое пробкой 32, оба отверстия связаны с внутренней полостью муфты.The load-carrying sleeve contains a sealed cavity of the housing 1 with a central axial hole 2, which serves for the passage of the load-carrying cable 3, around which there are many longitudinal holes of small diameter 4. A head 5 with an axial inlet is wound on top of the housing 1 and a base 6 is screwed inside. Inside the cylindrical bore heads 5 sequentially placed thrust ring 7, chevron ring sealing elements 8 and compressive pressure ring 9 and the upper set of washers 10, based on the end face of the housing 1. At the opposite end of the housing 1 ra a large conical sleeve 11 is placed, into which a small conical sleeve 12 mating with it is inserted, pressed by the ring 13 and the second set of washers 14, resting on the shoulder 15 of the hollow base 6. In the ring 13 and washers 14 there are axially made through holes for pumping the compound 16. At the free end of the base 6 is mounted a block of the current lead 17 containing three lugs 18, intended for connection with the phases of the electric motor or other equipment (not shown). The current lead block 17, fixed by a nut 19, presses the sealing elements 20 located at its end against the stop 21, in which the pin 22 is mounted in the axial direction. For proper phase installation, a pin 23 is installed in the radial direction in the lower part of the base 6. The inner cavity of the coupling is filled with a compound 16. The load-carrying cable 3 contains insulated conductive wires 24, each of which is covered with a protective Teflon sheath 25, two reinforced braids of the first winding 26 and the second winding 27, overlapped with the first winding 26, covered with an outer sheath 28. In the head 5 an opening 29 is located, closed by a stopper 30, and in the base 6, an opening 31 closed by a stopper 32, both openings are connected to the internal cavity of the coupling.

Сборку грузонесущей муфты для погружных установок проводят следующим образом.The assembly of the load-bearing coupling for submersible installations is carried out as follows.

Кабель грузонесущий 3 протаскивают через осевой вход головки 5, упорное кольцо 7, набор шевронных уплотнений 8, кольцо нажимное 9 и верхний набор шайб 10, затем пропускают через осевое отверстие 2 корпуса 1, вытягивая на длину, достаточную для соединения с колодкой токоввода 17. С кабеля 3 на уровне корпуса 1 удаляют внешнюю оболочку 28, освобожденную при этом наружную оплетку первого повива 26 расплетают на отдельные проволоки, после чего в корпус 1 вставляют большую конусную втулку 11. Оплетку первого повива 26 огибают вокруг малой конусной втулки 12, продевают внутри большой конусной втулки 11, протягивают вдоль стенок осевого отверстия 2 и на выходе из корпуса 1 загибают наружу. Далее накручивают головку 5 на корпус 1, зажимая загнутый конец оплетки первого повива 26 между корпусом 1 и шайбами 10, последние передают усилие затяжки на нажимное кольцо 9, приводящее в действие шевронные уплотнительные элементы 8, которые, распрямляясь, обжимают кабель 3 по внешней оболочке 28. Затем с нижней части кабеля 3, выходящей за пределы корпуса 1, снимают оплетку второго повива 27, расплетают ее на отдельные проволоки и, протащив их через внутреннее отверстие кольца 13, загибают наружу, сверху надевают набор шайб 14 и удаляют выступающие концы оплетки второго повива 27 за диаметр кольца 13. Кабель 3 разделяют на отдельные жилы 24, каждую из которых соединяют с наконечником 18 колодки токоввода 17. После это на корпус 1 накручивают основание 6 до упора бурта 15 в набор шайб 14, что обеспечивает зажим внутренней брони 27 между кольцом 13 и набором шайб 14 с передачей осевого усилия на малую конусную втулку 12, которая, в свою очередь, зажимает оплетку первого повива 26 между малой конусной втулкой 12 и большой конусной втулкой 11. В колодку токоввода 17 устанавливают упор 21 и уплотнительные элементы 20, имеющие ответные прорези под наконечники 18. Собранную колодку токоввода 17 вставляют в основание 6 с позиционированием при помощи штифта 22 и фиксируют гайкой 19.The load-carrying cable 3 is pulled through the axial inlet of the head 5, the thrust ring 7, the set of chevron seals 8, the pressure ring 9 and the upper set of washers 10, then passed through the axial hole 2 of the housing 1, pulling to a length sufficient to connect to the current lead block 17. C cable 3 at the level of the housing 1 remove the outer sheath 28, the freed up outer sheath of the first winding 26 is unwrapped into separate wires, after which a large conical sleeve 11 is inserted into the housing 1. The braid of the first winding 26 is bent around a small conical sleeve 12, they are threaded inside the large conical sleeve 11, pulled along the walls of the axial hole 2 and bent outward at the exit from the housing 1. Next, screw the head 5 onto the housing 1, clamping the bent end of the braid of the first winding 26 between the housing 1 and the washers 10, the latter transfer the tightening force to the pressure ring 9, which actuates the chevron sealing elements 8, which, when straightened, compress the cable 3 along the outer sheath 28 . Then, from the bottom of the cable 3, extending outside the housing 1, remove the braid of the second winding 27, untwist it into separate wires and, dragging them through the inner hole of the ring 13, bend it out, put on a set of washers 14 and remove the protruding the ends of the braid of the second coil 27 for the diameter of the ring 13. The cable 3 is divided into separate cores 24, each of which is connected to the tip 18 of the current lead block 17. After this, the base 6 is screwed on the base 6 until the shoulder 15 rests in the set of washers 14, which provides an internal clamp armor 27 between the ring 13 and the set of washers 14 with the transmission of axial force to the small conical sleeve 12, which, in turn, clamps the braid of the first winding 26 between the small conical sleeve 12 and the large conical sleeve 11. In the current lead block 17, an emphasis 21 and sealing ale Options 20 having a slot response lugs 18. The assembled connector of the current lead 17 is inserted into the base 6 by means of the positioning pin 22 and the nut 19 is fixed.

По завершению механической сборки производится заполнение компаундом 16 внутренней полости корпуса 1 (Фиг. 2). Из отверстий 29, 31 выкручивают пробки 30, 32 и вкручивают штуцеры 33, 34. Штуцер 33 в отверстии 29 подключают к магистрали компрессорной линии 35, а штуцер 34 в отверстии 31 подключают к шлангу 36, второй конец которого опущен в ванну с компаундом (ванна на схеме не показана). При включении компрессора (не показан) создается разрежение в компрессорной линии 35, соединенной с отверстием 29 в головке 5, а затем и в герметичной внутренней полости корпуса 1, в результате чего компаунд 16 начинает всасываться из ванны, обеспечивая однородное заполнение внутренней полости муфты грузонесущей, исключающее образование пузырьков воздуха. После того как компаунд 16 начинает вытекать из отверстия 29, останавливают откачку воздуха, откручивают штуцеры из отверстий 29 и 31 и закручивают пробки 30 и 32. Затем проводят полимеризацию компаунда 16 во внутренней полости муфты грузонесущей. Благодаря полимеризации компаунда 16 обеспечивается адгезия между защитной тефлоновой оболочкой 25 кабельных жил 24 и другими деталями муфты грузонесущей, что препятствует проникновению агрессивной среды в ее внутреннюю полость.Upon completion of the mechanical assembly, the compound 16 is filled with the internal cavity of the housing 1 (Fig. 2). From the holes 29, 31 unscrew the plugs 30, 32 and screw the fittings 33, 34. The fitting 33 in the hole 29 is connected to the compressor line 35, and the fitting 34 in the hole 31 is connected to the hose 36, the second end of which is lowered into the bath with the compound (bath not shown in the diagram). When you turn on the compressor (not shown), a vacuum is created in the compressor line 35 connected to the hole 29 in the head 5, and then in the sealed internal cavity of the housing 1, as a result of which the compound 16 begins to be sucked from the bath, providing a uniform filling of the internal cavity of the load-bearing coupling, eliminating the formation of air bubbles. After the compound 16 begins to flow out of the hole 29, the air pumping is stopped, the fittings are unscrewed from the holes 29 and 31 and the plugs 30 and 32 are screwed. Then, the compound 16 is polymerized in the internal cavity of the load-bearing coupling. Due to the polymerization of compound 16, adhesion is ensured between the protective Teflon sheath 25 of the cable cores 24 and other parts of the load-bearing coupling, which prevents the penetration of aggressive medium into its internal cavity.

Таким образом, за счет герметичного разобщения агрессивной среды и внутренней полости муфты происходит защита изоляции токоведущих жил, что увеличивает надежность устройства.Thus, due to the tight separation of the aggressive environment and the internal cavity of the coupling, the insulation of live conductors is protected, which increases the reliability of the device.

Claims

1. A load-carrying coupling for a submersible installation, comprising a housing with an axial hole for passage of a cable divided into conductive conductors, a head screwed onto the housing with an axial inlet, a radial hole and a cylindrical bore in which an armored cable is fixed, and a current lead block connected to conductive conductors characterized in that in the cylindrical bore a set of chevron sealing elements is placed, sandwiched between the thrust ring and pressure ring, separated from the end of the housing by the upper set of washers, p The periphery of the housing has longitudinal holes of small diameter, and in its lower part there is a large conical sleeve, into which a small conical sleeve mating with it is inserted, pressed by a ring and a second set of washers mounted with an emphasis on the shoulder of a hollow base screwed onto the lower part of the housing, between the outer sheath separated from the cable was missed by the tapered bushings, the end of which was hermetically fixed between the end of the housing and the upper set of washers, the separated ends of the inner sheath were sandwiched between the ring and the second set washers.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that the base at the level of the current lead block is equipped with a radial pin that provides phase positioning of the cable when the coupling is connected to the installation.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that its internal cavity is filled with a compound.