RU2683465C1

RU2683465C1 - High pressure body

Info

Publication number: RU2683465C1
Application number: RU2017141554A
Authority: RU
Inventors: Булат Агалтдинович Шагапов; Тимур Рамилевич Салахов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Геофизика" (АО НПФ "Геофизика")
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-03-28

Abstract

FIELD: geophysics.SUBSTANCE: invention relates to the supporting body structures for geophysical instruments operating under alternating axial loads, torsional and bending moments, as well as high external pressure and temperature. In the device, the bearing element is made in the form of a metal body, consisting of the larger diameter cylindrical part, passing along the longitudinal axis into the smaller diameter protrusion. Bearing part is equipped with a polymer bushing, put on the body and overlapping it along the entire length. Bearing part smaller diameter protrusion is made in the form of a polyhedron, forming a gap between its surface and the insulating bushing inner surface, and is equipped with removable insulating plates according to the edges dimensions. As the sealing elements, the sealing rings are used, to be installed on the bearing element ends from the insulating bushing inner side. Insulating bushing, insulating plates and sealing rings are made of polymer material with high tensile strength.EFFECT: increase in the structure reliability, its manufacturability and maintainability.1 cl, 2 dwg

Description

Корпус высокого давленияHigh pressure housing

Изобретение относится к несущим корпусным конструкциям для геофизических приборов, функционирующим в условиях знакопеременных осевых нагрузок, крутящих и изгибающих моментов, а также высокого внешнего давления и температуры.The invention relates to load-bearing housing structures for geophysical instruments, operating in conditions of alternating axial loads, torques and bending moments, as well as high external pressure and temperature.

Известен корпус высокого давления (РФ, патент №2386077, F17C 1/06, С1), содержащий соединенные между собой силовую оболочку из полимерного композиционного материала и металлические переходники, имеющие конусообразную часть, силовая оболочка выполнена двухслойной, каждый переходник заформован конусообразной частью между слоями оболочки, внутренняя поверхность заформованной части каждого переходника оснащена ленточной резьбой, посредством которой каждый переходник соединен с резьбовым участком внутреннего слоя оболочки, а внешняя поверхность заформованной части каждого переходника представляет собой чередующиеся кольцевые канавки и выступы, причем внутренняя поверхность незаформованной части каждого переходника и внутренняя поверхность силовой оболочки имеют общую образующую, а концевые зоны заформованной части каждого переходника загерметизированы эластичными уплотняющими элементами в форме полого цилиндра прямоугольного или овального сечения. Отличительной особенностью известной конструкции заключается в возможности обеспечения надежности при одновременном восприятии знакопеременных осевых нагрузок и внешнего и внутреннего давления.Known high pressure casing (RF Patent No. 2386077, F17C 1/06, C1), comprising a connected power shell made of a polymer composite material and metal adapters having a cone-shaped part, the power shell is made of a two-layer, each adapter is molded with a cone-shaped part between the layers of the shell , the inner surface of the molded part of each adapter is equipped with a tape thread, through which each adapter is connected to the threaded portion of the inner layer of the shell, and the outer surface s overmoulded part of each adapter is an alternating annular grooves and projections, the inner surface of each nezaformovannoy adapter and an internal surface of the structural envelope have a common generatrix, and the end zones of each adapter overmoulded sealed by elastic sealing elements in the form of a hollow cylinder of rectangular or oval cross section. A distinctive feature of the known design is the ability to ensure reliability while simultaneously accepting alternating axial loads and external and internal pressure.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

-низкая надежность. Это обусловлено тем, что для изготовления силовой оболочки применяется полимерный композиционный материал, который в условиях скважинной эксплуатации подвержен сильному износу, вследствие чего происходят потери технических характеристик корпуса.- low reliability. This is due to the fact that a polymer composite material is used for the manufacture of the power shell, which is subject to severe wear during downhole operation, as a result of which the technical characteristics of the housing are lost.

- в известной конструкции металлические переходники заморфованы конусообразной частью между слоями оболочки. Однако, при работе в условиях высоких температур и давления, металл и композиционный материал имеют разные коэффициенты теплового расширения, что приводит к ослаблению стыка металл-полимер.- in a known construction, metal adapters are morphed with a cone-shaped part between the layers of the shell. However, when operating at high temperatures and pressures, the metal and composite material have different coefficients of thermal expansion, which leads to a weakening of the metal-polymer joint.

- низкая ремонтопригодность. Это обусловлено тем, что ремонт корпуса возможен только в специально оборудованном помещении и на специальном оборудовании. Как правило ремонт возможен только на предприятии изготовителе.- low maintainability. This is due to the fact that body repair is only possible in a specially equipped room and on special equipment. As a rule, repairs are possible only at the manufacturer.

- низкая технологичность, обусловленая тем, что изготовление корпуса требует специального оборудования и квалификации- low manufacturability, due to the fact that the manufacture of the housing requires special equipment and qualifications

- вредность производства, обусловленная тем, что при изготовлении оболочки из полимерного композиционного материала выделяются вредные химические вещества. Соответственно, требуется специальное помещение и средства индивидуальной защиты.- the harmfulness of production, due to the fact that during the manufacture of a shell of a polymer composite material, harmful chemicals are released. Accordingly, a special room and personal protective equipment are required.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности конструкции, ее технологичности и ремонтопригодности.The objective of the present invention is to improve the reliability of the design, its manufacturability and maintainability.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В корпусе высокого давления, содержащем удлиненный герметичный силовой элемент с блоком электроники внутри, переходники, установленные на торцах силового элемента, изоляторы, обеспечивающие электрическую изоляцию переходников относительно корпуса, и уплотнительные элементы, обеспечивающие герметизацию конструкции, согласно изобретению:In a high-pressure housing containing an elongated sealed power element with an electronics unit inside, adapters mounted on the ends of the power element, insulators providing electrical isolation of the adapters relative to the housing, and sealing elements to ensure the structure is sealed according to the invention:

- силовой элемент выполнен в виде металлического корпуса, состоящего из цилиндрической части большего диаметра, переходящей по продольной оси в выступ меньшего диаметра, и оснащен полимерной втулкой, надеваемой на корпус и перекрывающей его по всей длине. При этом выступающая часть корпуса меньшего диаметра выполнена в виде многогранника, оснащенного съемными изоляционными пластинами по размеру граней, образующего зазор между многогранником и изоляционной втулкой, а в качестве уплотнительных элементов применяются уплотнительные кольца, устанавливаемые на концах силового элемента с внутренней стороны полимерной втулки- the power element is made in the form of a metal body, consisting of a cylindrical part of a larger diameter, passing along the longitudinal axis into a protrusion of a smaller diameter, and is equipped with a polymer sleeve worn on the body and overlapping it over the entire length. In this case, the protruding part of the case of a smaller diameter is made in the form of a polyhedron equipped with removable insulating plates according to the size of the faces, forming a gap between the polyhedron and the insulating sleeve, and sealing rings are used that are installed on the ends of the power element on the inside of the polymer sleeve

- при этом втулки, уплотнительные кольца и пластины, изготовлены из полимерного материала с высоким пределом прочности.- while the bushings, o-rings and plates are made of a polymer material with a high tensile strength.

Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с аналогом:The proposed technical solution has the following advantages compared to the analogue:

- выполнение силовой части из металла повышает прочность и надежность конструкции в условиях высокого давления и высоких температур скважины, продлевая тем самым сроки ее эксплуатации- the implementation of the power part of the metal increases the strength and reliability of the structure under conditions of high pressure and high temperatures of the well, thereby extending its life

- выполнение корпуса силовой части из двух элементов разного диаметра обеспечивает возможность размещения электронных элементов скважинного модуля в полости корпуса с большим диаметром, при этом выступающая часть корпуса малого диаметра позволяет установить на ней переходник для быстросъемной стыковки корпуса высокого давления со скважинным модулем,- the execution of the housing of the power part of two elements of different diameters provides the possibility of placing electronic elements of the borehole module in the cavity of the casing with a large diameter, while the protruding part of the casing of small diameter allows you to install an adapter on it for quick connection of the high pressure casing with the borehole module,

- применение изоляционной втулки и изоляционных пластин из высокопрочного полимерного материала в предложенной конструкции корпуса высокого давления в совокупности обеспечивают электрическую изоляцию силовой части корпуса высокого давления и стыковочных переходников на его концах друг от друга- the use of an insulating sleeve and insulating plates of high-strength polymer material in the proposed design of the high-pressure housing together provide electrical isolation of the power part of the high-pressure housing and the connecting adapters at its ends from each other

- простота конструкции обеспечивает технологичность ее сборки и разборки, а также ремонтопригодность последней- simplicity of design ensures the manufacturability of its assembly and disassembly, as well as maintainability of the latter

На фиг. 1 показан вариант конструкции корпуса высокого давленияIn FIG. 1 shows a high pressure housing design

На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1In FIG. 2 shows a section AA in FIG. one

Корпус высокого давления содержит металлический (например, стальной) силовой элемент 1, состоящий из цилиндрической части 2 большего диаметра, переходящей в выступ - многогранник 3 меньшего диаметра; переходник 4, установленный на конце цилиндрической части 2 силового элемента 1 посредством резьбового соединения (на фиг. не показано); металлический (например, стальной) переходник 10, нанизываемый на выступ - многогранник 3 силового элемента 1 и фиксируемый гайкой и контр - гайкой 11 и 12 соответственно; переходник 5, изоляционную втулку 6 с уплотнительными кольцами 7 с внешней стороны и уплотнительными кольцами 13, 14 - с внутренней стороны на ее концах. Выступ -многогранник 3 силового элемента 1 оснащен изоляционным кольцом 8 и изоляционными пластинами 9, установленными последовательно через одну на гранях стального выступа-многогранника 3.The high-pressure housing contains a metal (for example, steel) power element 1, consisting of a cylindrical part 2 of a larger diameter, turning into a protrusion - a polyhedron 3 of a smaller diameter; an adapter 4 mounted on the end of the cylindrical part 2 of the power element 1 by means of a threaded connection (not shown in Fig.); a metal (for example, steel) adapter 10 strung on a protrusion — a polyhedron 3 of the power element 1 and fixed by a nut and a counter nut 11 and 12, respectively; an adapter 5, an insulating sleeve 6 with O-rings 7 on the outside and O-rings 13, 14 on the inside at its ends. The protrusion is a polyhedron 3 of the power element 1 is equipped with an insulating ring 8 and insulating plates 9 mounted in series through one on the faces of the steel protrusion-polyhedron 3.

4four

В процессе подготовки к эксплуатации корпуса высокого давления платы электронного блока (или иные электроизмерительные элементы) устанавливают в полости цилиндрической части 2 силового элемента 1. На торец цилиндрической части 2 навинчивают переходник 4. который герметично закрывает цилиндрическую часть 2 посредством уплотнительных колец 7, 13 и 14. На корпус силовой части 1 надевают изоляционную втулку 6, а на выступе - многограннике 3 через грань устанавливают изоляционные пластины 9. В зазор, образованный изоляционными пластинами 9 и изоляционной втулкой 6 вставляют уплотнительное кольцо 8 и переходник 10 с внутренней выемкой по продольной оси, ответной выступу-многограннику 3, Переходник 10 фиксируют гайкой 11 и контр - гайкой 12. На торец переходника 10 устанавливают переходник 5 с уплотнительными кольцами 7, 13, 14, аналогично переходнику 4.In preparation for operation of the high-pressure housing, the boards of the electronic unit (or other electrical measuring elements) are installed in the cavity of the cylindrical part 2 of the power element 1. An adapter 4. is screwed onto the end of the cylindrical part 2, which tightly closes the cylindrical part 2 by means of o-rings 7, 13 and 14 . An insulating sleeve 6 is put on the body of the power unit 1, and insulating plates 9 are installed through the face on the protrusion - the polyhedron 3. The gap formed by the insulating plates 9 and the insulator with an ionic sleeve 6, insert a sealing ring 8 and an adapter 10 with an internal recess along the longitudinal axis corresponding to the protrusion-polyhedron 3, The adapter 10 is fixed with a nut 11 and a counter-nut 12. An adapter 5 with sealing rings 7, 13, 14 is installed on the end of the adapter 10 similar to adapter 4.

Поскольку корпус высокого давления является промежуточным элементом скважинного устройства, идентичные по конструкции переходники 4 и 5 обеспечивают герметизацию корпуса высокого давления с находящимися в полости 2 платами электронного блока, а также служат для его стыковки с предыдущим и/или последующим скважинным модулем или кабелем наземного устройства соответственно.Since the high-pressure casing is an intermediate element of the downhole device, the adapters 4 and 5, identical in design, provide sealing of the high-pressure casing with the circuit boards of the electronic unit located in the cavity 2, and also serve to dock it with the previous and / or subsequent downhole module or cable of the ground device, respectively .

На практике пластины 9 могут быть также установлены на каждой грани выступа - многогранника 3 (например, в случае малого диаметра корпуса высокого давления и, соответственно, - минимального количества граней выступа-многогранника 3).In practice, the plates 9 can also be installed on each face of the protrusion - a polyhedron 3 (for example, in the case of a small diameter of the high-pressure housing and, accordingly, the minimum number of faces of the protrusion-polyhedron 3).

Таким образом, предложенная конструкция корпуса высокого давления решает поставленную задачу изобретения в полном объеме, поскольку она проста и технологична в практической реализации, не требует специальных материалов и оборудования. Металлические корпус и переходники, а также втулки, уплотнительные кольца и пластины, изготовленные из полимерного материала с высоким пределом прочности, обеспечивают высокую надежность конструкции в процессе эксплуатации. Конструкция корпуса высокого давления отличается ремонтопригодностью, высокой надежностью при эксплуатации в скважинах с высокой температурой и повышенным давлением.Thus, the proposed design of the high-pressure housing solves the problem of the invention in full, since it is simple and technological in practical implementation, does not require special materials and equipment. The metal housing and adapters, as well as bushings, o-rings and plates made of a polymer material with a high tensile strength, ensure high reliability of the structure during operation. The design of the high-pressure casing is distinguished by maintainability, high reliability during operation in wells with high temperature and high pressure.

Claims

A high-pressure housing comprising an elongated sealed power element with an electronics unit inside, adapters mounted on the ends of the power element with insulators providing electrical isolation of the adapters relative to the housing, and sealing elements, which provide a structural seal, characterized in that

- the power element is made in the form of a metal casing, consisting of a cylindrical part of a larger diameter, passing along the longitudinal axis into a protrusion of a smaller diameter,

- equipped with a polymer sleeve worn on the body and overlapping it over the entire length,

- moreover, the protrusion of a smaller diameter is made in the form of a polyhedron, forming a gap between its surface and the insulating sleeve, and is equipped with removable insulating plates according to the size of the faces,

- as sealing elements, sealing rings are used that are installed at the ends of the power element from the inside of the insulating sleeve,

- while the insulating sleeve, insulating plates and o-rings are made of polymeric material with a high tensile strength.