RU2684547C1 - Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system - Google Patents
Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2684547C1 RU2684547C1 RU2018117639A RU2018117639A RU2684547C1 RU 2684547 C1 RU2684547 C1 RU 2684547C1 RU 2018117639 A RU2018117639 A RU 2018117639A RU 2018117639 A RU2018117639 A RU 2018117639A RU 2684547 C1 RU2684547 C1 RU 2684547C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cable
- control system
- cable connection
- downhole equipment
- drilling
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 29
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 10
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 7
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000004589 rubber sealant Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 238000010793 Steam injection (oil industry) Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007844 bleaching agent Substances 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000009972 noncorrosive effect Effects 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- -1 polycaproamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G15/00—Cable fittings
- H02G15/003—Filling materials, e.g. solid or fluid insulation
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G15/00—Cable fittings
- H02G15/20—Cable fittings for cables filled with or surrounded by gas or oil
- H02G15/24—Cable junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
- H02G15/00—Cable fittings
- H02G15/20—Cable fittings for cables filled with or surrounded by gas or oil
- H02G15/32—Cable inlets
Landscapes
- Cable Accessories (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано для коммутации электрических цепей скважинного оборудования при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.The invention relates to the field of well drilling and can be used for switching electrical circuits of downhole equipment when drilling directional and horizontal wells.
Из уровня техники известен кабельный питающий ввод, входящий в кабельную систему подачи электроэнергии для глубинного насосного или нагревательного оборудования, раскрытую в патенте на изобретение Великобритании GB2504184, 2012 г. Известный кабельный питающий ввод содержит коннектор, компоновку, включающую корпус, содержащий герметичный порт, переводную втулку, выступ, эластомер, окончание, втулку, закрепленную на окончании, а также проводник, соединяющий выходное окончание компоновки с ответной частью системы подачи электроэнергии.The prior art cable feed input included in the cable system for supplying electric power for deep pump or heating equipment, disclosed in GB patent UK2504184, 2012. A known cable feed input includes a connector, an arrangement comprising a housing containing a sealed port, a transfer sleeve , protrusion, elastomer, ending, a sleeve fixed to the end, as well as a conductor connecting the output end of the layout with the mating part of the power supply system.
Кабельный питающий ввод является герметичным и работает под давлением некоррозионной жидкости до 70 МПа при помощи различных уплотнительных элементов.The cable feed inlet is hermetic and operates under pressure of non-corrosive liquid up to 70 MPa using various sealing elements.
Недостатком питающего кабельного ввода является сложная конструкция компоновки, которая вызвана необходимостью электрического соединения проводника с двумя окончаниями кабеля. Наличие нескольких уплотнительных цилиндрических эластомеров и колец приводит к увеличению риска выхода из строя всей компоновки при отказе одного из уплотнительных элементов. Другим недостатком является необходимость периодической проверки компоновки на предмет течи. Помимо этого, необходимость герметизации нескольких уплотнительных элементов конструкции кабельного ввода приводит к большим размерам конструкции компоновки и невозможности использовать ее в устройствах кабельного ввода с малыми размерами.The disadvantage of the power cable entry is the complex layout design, which is caused by the need for electrical connection of the conductor with two cable ends. The presence of several sealing cylindrical elastomers and rings leads to an increased risk of failure of the entire arrangement in case of failure of one of the sealing elements. Another disadvantage is the need to periodically check the layout for leaks. In addition, the need to seal several sealing elements of the cable entry structure leads to large dimensions of the layout design and the inability to use it in cable entry devices with small dimensions.
Из уровня техники известно кабельное соединение, предназначенное для передачи электрического и информационного сигнала между устройствами, используемыми при добыче углеводородов, и находящееся под давлением жидкости, раскрытое в патенте на изобретение Великобритании WO2017133950, 2017 г. Известное соединение содержит уплотнительный вход, соединитель, компоновку соединителя, молдинг, в который устанавлен кабель в уплотнительном входе, обжим, соединительное звено, штифт и уплотнитель, препятствующий попаданию в корпус уплотнительного входа жидкости.A cable connection is known from the prior art for transmitting an electrical and information signal between devices used in hydrocarbon production and being under pressure of a liquid, disclosed in UK patent patent WO2017133950, 2017. The known connection comprises a sealing inlet, connector, connector layout, the molding in which the cable is installed in the sealing inlet, crimping, connecting link, pin and seal, which prevents the sealing entrance from entering the housing dkosti.
Недостатком кабельного соединения является то, что в присутствии значительных вибраций уплотнителем и молдингом не обеспечивается достаточная изоляция электрического проводника, в результате чего обжим и соединительное звено могут выйти из строя, пропадет электроинформационный контакт и, следовательно, утратится связь с глубинным оборудованием.The disadvantage of the cable connection is that in the presence of significant vibrations, the seal and the molding do not provide sufficient insulation of the electrical conductor, as a result of which the crimp and the connecting link can fail, the electro-information contact will disappear and, therefore, communication with the downhole equipment will be lost.
Из уровня техники известен электрический кабельный соединитель для компоновки электроцентробежного насоса, раскрытый в патентах на изобретение Японии JPS 59110896, 1982 г. (патент США US 4626721, 1986 г.). Кабельный соединитель включает корпус, резиновый герметик, соединительный узел, кожух соединителя, который наполнен смолой и терминалы, к которым подключены электроды кабеля.An electric cable connector for arranging an electric centrifugal pump is disclosed in the prior art, as disclosed in Japanese Patents JPS 59110896, 1982 (US Pat. No. 4,626,721, 1986). The cable connector includes a housing, rubber sealant, a connection assembly, a connector housing that is filled with resin, and terminals to which the cable electrodes are connected.
Недостатком известного изобретения является низкий срок службы электрического соединения, связанный с тем, что при эксплуатации электроцентробежного насоса кабель подвергается динамическим ударным нагрузкам, которые не могут быть полностью погашены резиновым герметиком, уплотняющим кабель внутри корпуса. В результате этого кабель может перемещаться внутри герметика и деформировать электрические проводники внутри него, которые жестко закреплены в кожухе соединителя с помощью твердой смолы.A disadvantage of the known invention is the low service life of the electrical connection, due to the fact that during operation of the electric centrifugal pump, the cable is subjected to dynamic shock loads, which cannot be completely repaid by the rubber sealant sealing the cable inside the housing. As a result of this, the cable can move inside the sealant and deform the electrical conductors inside it, which are rigidly fixed in the casing of the connector using solid resin.
Из уровня техники известен уплотнительный наконечник, который используется при гравитационном дренировании пласта с закачкой пара для изоляции кабеля, соединенного с оборудованием на забое скважины, раскрытый в патенте на изобретение Канады СА 2964602, 2017 г. Наконечник содержит резиновый корпус, включающий уплотнительные лопасти и цилиндрическое отверстие, в которое устанавливается кабель, прочно закрепляется при установке уплотнителя в глубинно-насосное оборудование и не пропускает скважинную продукцию.A sealing tip is known from the prior art that is used in gravity drainage of a formation with steam injection to isolate a cable connected to downhole equipment, disclosed in Canadian Patent Application CA 2964602, 2017. The tip includes a rubber body including sealing blades and a cylindrical hole , in which the cable is installed, is firmly fixed when installing the seal in the downhole pumping equipment and does not pass the borehole products.
Недостатком известного изобретения является низкий срок службы резинового корпуса, который подвержен влиянию значительных давлений и температуры, что может привести к быстрому износу корпуса и разгерметизации электрического соединения.A disadvantage of the known invention is the low service life of the rubber casing, which is subject to significant pressures and temperatures, which can lead to rapid wear of the casing and depressurization of the electrical connection.
Из уровня техники известны герметичные кабельные соединители по патентам на изобретение Российской Федерации №№2305182, 2322717, 2351759, 2634923, по патентам на полезную модель №№42703, 164466, 101205, 46889, 167847.Sealed cable connectors are known from the prior art for patents for the invention of the Russian Federation No. 2305182, 2322717, 2351759, 2634923, for utility model patents No. 42703, 164466, 101205, 46889, 167847.
Из уровня техники известен герметичный кабельный ввод, входящий в изолятор автономного прибора акустического каротажа, раскрытый в патенте на изобретение РФ №2609440, 2017 г. Герметичный кабельный ввод относится к категории электрических соединителей, работающих под высоким давлением, и обеспечивает герметизацию переходных головок.The prior art knows a sealed cable entry included in the insulator of a stand-alone acoustic logging tool, disclosed in the patent for the invention of the Russian Federation No. 2609440, 2017. Sealed cable entry belongs to the category of electrical connectors operating under high pressure and provides sealing of the adapter heads.
Недостатком известного устройства является невозможность использования герметичных кабельных вводов указанного типа в малогабаритных элементах конструкции, где требуется обеспечить бесперебойную работу устройства, например, системы управления буровым устройством, под давлением до 40 МПа, в условиях вибрационных и ударных нагрузок до 30 g. Недостатком также является использование в качестве герметизирующего материала стеклоизолятора или подобных твердых материалов (например, герметичных вводов типа вилок СН-47Б производства АО «Соединитель» (г.Миасс), ООО «СпецСнабГео» (г.Москва) или Greene Tweed & Со (США)), которые являются хрупкими и не обладают достаточными прочностными характеристиками при работе в условиях высоких вибрационных и ударных нагрузок.A disadvantage of the known device is the inability to use sealed cable glands of the indicated type in small-sized structural elements, where it is required to ensure uninterrupted operation of the device, for example, a control system for a drilling device, under pressure up to 40 MPa, under vibration and shock loads up to 30 g. The disadvantage is the use as a sealing material of a glass insulator or similar solid materials (for example, hermetic bushings such as SN-47B plugs manufactured by Connector JSC (Miass), SpetsSnabGeo LLC (Moscow) or Greene Tweed & Co (USA )), which are fragile and do not have sufficient strength characteristics when working in conditions of high vibration and shock loads.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является узел герметичного кабельного соединения тайваньской компании AVC Industrial Corp.(http://www.avc-corp.msk.ru/avc1_4.html), состоящий из гайки, шайбы, пустотелого цилиндрического корпуса, эластомера, коронки, и уплотнительной гайки. В цилиндрический пустотелый корпус установлены кабель и электрический проводник и герметично зафиксированы с помощью коронки. Кабельный ввод может использоваться в диапазоне температур от -40 до +100°С, является стойким к соленой воде, слабым кислотам, спирту, маслам, нефтепродуктам и основным растворителям. Данное устройство принято в качестве прототипа.The closest device of the same purpose to the claimed invention according to a combination of features is a hermetic cable connection unit of the Taiwanese company AVC Industrial Corp. (http://www.avc-corp.msk.ru/avc1_4.html), consisting of a nut, washer, hollow cylindrical body, elastomer, crown, and sealing nut. A cable and an electrical conductor are installed in the cylindrical hollow body and are hermetically fixed with a crown. The cable entry can be used in the temperature range from -40 to + 100 ° C, is resistant to salt water, weak acids, alcohol, oils, oil products and basic solvents. This device is adopted as a prototype.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - пустотелый металлический цилиндрический корпус, эластомер, уплотнительная гайка, герметично зафиксированные внутри корпуса кабель и электрический проводник.Signs of the prototype, which coincides with the essential features of the claimed invention, are a hollow metal cylindrical body, an elastomer, a sealing nut, a cable and an electrical conductor tightly fixed inside the body.
Недостатком известного устройства, принятого за прототип, является сложность конструкции, состоящей из шести соединительных элементов, которая не обеспечивает надежную работу устройства, например, системы управления буровым устройством в условиях высоких давлений, вибрационных и ударных нагрузок. Также к недостаткам относятся большие габариты кабельного ввода и то, что кабель и электрический проводник фиксируются с помощью сдавливающей коронки, которая деформирует эластомер. Кроме того, используемый эластомер, изготовленный из вакуумной резины, имеет малую жизнеспособность из-за низкой эластичности и усадки в процессе полимеризации, что приводит к созданию внутренних напряжений в структуре эластомера, быстрому выходу из строя, и, как следствие, разгерметизации электрического соединения.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is the complexity of the design, consisting of six connecting elements, which does not ensure reliable operation of the device, for example, a control system for a drilling device under high pressures, vibration and shock loads. The disadvantages include the large dimensions of the cable entry and the fact that the cable and the electrical conductor are fixed with a compression crown that deforms the elastomer. In addition, the used elastomer made of vacuum rubber has low viability due to low elasticity and shrinkage during polymerization, which leads to internal stresses in the structure of the elastomer, rapid failure, and, as a result, depressurization of the electrical connection.
Из анализа уровня техники выявлено, что на сегодняшний день не существует герметичного кабельного ввода, который бы обеспечивал длительную бесперебойную работу устройства, например, системы управления буровым устройством в условиях высоких давлений, температур, вибрационных и ударных нагрузок.From the analysis of the prior art revealed that today there is no hermetic cable entry, which would ensure long-term uninterrupted operation of the device, for example, the control system of the drilling device in conditions of high pressures, temperatures, vibration and shock loads.
Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы узла герметичного кабельного соединения в условиях высоких давлений, температур и вибраций, упрощение конструкции и уменьшение ее габаритов.The task of the invention is to increase the reliability of the node tight cable connection in conditions of high pressure, temperature and vibration, simplifying the design and reducing its size.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном узле герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым устройством, включающем пустотелый металлический цилиндрический корпус, эластомер, уплотнительную гайку и герметично зафиксированные внутри корпуса кабель и электрический проводник, согласно изобретению кабель и электрический проводник зафиксированы с помощью залитого в корпус эластомера, выполненного из полиуретана с возможностью расширения при полимеризации, при этом на внутреннюю поверхность корпуса и изоляционную оболочку электрического проводника нанесен адгезив.The problem was solved due to the fact that in the known node of the hermetic cable connection of the downhole equipment of the control system of the drilling device, including a hollow metal cylindrical body, an elastomer, a sealing nut and a cable and an electrical conductor tightly fixed inside the body, according to the invention, the cable and the electrical conductor are fixed with with the help of an elastomer filled in the body made of polyurethane with the possibility of expansion during polymerization, while on the inside The lower surface of the body and the insulating sheath of the electrical conductor are coated with adhesive.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - кабель и электрический проводник зафиксированы с помощью залитого в корпус эластомера, выполненного из полиуретана с возможностью расширения при полимеризации; на внутреннюю поверхность корпуса и изоляционную оболочку электрического проводника нанесен адгезив.Signs of the proposed technical solution, distinctive from the prototype, - the cable and electrical conductor are fixed using an elastomer poured into the body made of polyurethane with the possibility of expansion during polymerization; adhesive is applied to the inner surface of the housing and the insulating sheath of the electrical conductor.
Отличительные признаки в совокупности с известными позволят герметично зафиксировать кабель и электрический проводник внутри пустотелого цилиндрического корпуса без использования дополнительных механических средств за счет естественного расширения полиуретана при полимеризации, а также нанесения адгезива на внутреннюю поверхность корпуса и изоляционную оболочку электрического проводника. Благодаря этому достигается заявленный технический результат: повышение надежности работы узла герметичного кабельного соединения в условиях высоких давлений, температур и вибраций, упрощение конструкции и уменьшение ее габаритов.Distinctive features together with the known ones will allow hermetically fixing the cable and the electrical conductor inside the hollow cylindrical body without the use of additional mechanical means due to the natural expansion of polyurethane during polymerization, as well as applying adhesive to the inner surface of the body and the insulating sheath of the electrical conductor. Due to this, the claimed technical result is achieved: improving the reliability of the node tight cable connection in conditions of high pressures, temperatures and vibrations, simplifying the design and reducing its size.
Узел герметичного кабельного соединения является ответственным приспособлением для подключения электрических проводников через корпус с перепадом давления до 40 МПа, находящихся в условиях вибрационных и ударных нагрузок до 30 g.The hermetic cable connection unit is a critical device for connecting electrical conductors through the housing with a pressure drop of up to 40 MPa, which are under vibration and shock loads of up to 30 g.
В качестве герметизирующего материала предлагается использовать полиуретан, по техническим характеристикам близкий к маркам НИЦ ПУ-5 и СКУ-ПФП-100, обладающий более высоким комплексом физико-механических характеристик, чем другие резины и пластмассы. Наиболее важной характеристикой полиуретана является высокая прочность в комплексе с высокой эластичностью, что позволяет с одной стороны противостоять перепаду давления и вибрационным нагрузкам, а с другой стороны за счет эластичности препятствовать отрыву материала от корпуса и проводников из-за усадки после полимеризации (до 1,5%). Высокая эластичность полиуретана позволяет герметичному кабельному вводу работать в условиях ударных нагрузок и снижает требования к геометрической соосности штепселя и розетки по сравнению со стеклянным изолятором, который обеспечивает стабильную работу под давлением до 100 МПа, однако из-за хрупкости герметизирующего компаунда не выдерживает ударных нагрузок и разрушается.It is proposed to use polyurethane as a sealing material, whose technical characteristics are close to those of SIC PU-5 and SKU-PFP-100, which has a higher set of physical and mechanical characteristics than other rubbers and plastics. The most important characteristic of polyurethane is its high strength in combination with high elasticity, which allows it to withstand pressure drops and vibration loads on the one hand, and on the other hand, due to its elasticity, to prevent separation of the material from the housing and conductors due to shrinkage after polymerization (up to 1.5 %). The high elasticity of the polyurethane allows the hermetic cable entry to work under shock loads and reduces the requirements for the geometric alignment of the plug and socket compared to a glass insulator, which ensures stable operation under pressure up to 100 MPa, but due to the fragility of the sealing compound does not withstand shock loads and collapses .
Известно, что все пластмассы и резины имеют высокую усадку после отверждения. После вулканизации резин усадка изделий составляет от 1,5 до 3%. Эпоксидные смолы имеют минимальную усадку - от 0,3 до 2%. Усадка для ненаполненных марок Полиамид 6, поликапроамид, поликапролактам, капрон, ПА 6 составляет от 0,7 до 2,5%. Усадка для фенолоальдегидных пресс-порошков составляет от 0,4 до 1%.It is known that all plastics and rubbers have high shrinkage after curing. After vulcanization of rubber, shrinkage of products is from 1.5 to 3%. Epoxy resins have a minimum shrinkage of 0.3 to 2%. Shrinkage for unfilled grades Polyamide 6, polycaproamide, polycaprolactam, nylon, PA 6 is from 0.7 to 2.5%. Shrinkage for phenol-aldehyde press powders is from 0.4 to 1%.
Именно из-за этого, традиционно, в герметичных кабельных вводах эластомеры в собранном с проводниками виде вставляются в корпус герметизатора и резьбовыми втулками распираются внутри для обеспечения герметичности, что негативно сказывается на рабочих характеристиках полиуретана.Because of this, traditionally, in sealed cable glands, elastomers assembled with conductors are inserted into the housing of the sealant and burst inside with threaded bushings to ensure tightness, which negatively affects the performance of polyurethane.
Одним из преимуществ полиуретана являются его изоляционные характеристики. Другим преимуществом является то, что на сегодняшний день разработана технология изготовления полиуретана с возможностью увеличения объема материала в процессе полимеризации и исключения распирания эластичного материала втулками. Увеличение объема в процессе полимеризации позволяет обеспечить надежное соприкосновение полимера с металлическими поверхностями и проводами, и соответственно, герметичность кабельного ввода.One of the advantages of polyurethane is its insulating characteristics. Another advantage is that today a polyurethane manufacturing technology has been developed with the possibility of increasing the volume of the material during polymerization and eliminating the bursting of the elastic material by the bushings. The increase in volume during the polymerization process ensures reliable contact of the polymer with metal surfaces and wires, and, accordingly, the tightness of the cable entry.
Проявление увеличения объема (разбухания) полиуретана практически не использовалось целенаправленно (это явление фиксировалось как побочный эффект).The manifestation of an increase in the volume (swelling) of polyurethane was practically not used purposefully (this phenomenon was recorded as a side effect).
Для изготовления предлагаемого узла герметичного кабельного соединения требуется пескоструйная или шарошечная обработка (освежение) поверхности металлического корпуса, нанесение адгезива на внутреннюю поверхность корпуса и на электрический проводник с последующей сушкой. Далее проводится сборка проводника в корпусе без повреждения адгезионного слоя.For the manufacture of the proposed node tight cable connection requires sandblasting or rolling treatment (refreshment) of the surface of the metal housing, the application of adhesive on the inner surface of the housing and on the electrical conductor, followed by drying. Next, the conductor is assembled in the housing without damaging the adhesive layer.
На чертеже схематично представлено заявляемое устройство в горизонтальном положении (разрез сбоку).The drawing schematically shows the inventive device in a horizontal position (side view).
Узел герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым устройством содержит пустотелый цилиндрический металлический корпус 1, на котором закреплены уплотнительные кольца 2-4 и гайка 5, содержащая соединительную резьбу для подключения к камере с атмосферным давлением. С помощью залитого в корпус 1 эластомера 6, в корпус 1 запрессован кабель 7, электрический проводник 8 которого насквозь проходит корпус 1 из камеры, находящейся под давлением жидкости в сухую камеру с атмосферным давлением. Эластомер 6 выполнен из полиуретана с возможностью расширения при полимеризации. На внутреннюю поверхность корпуса 1 и изоляционную оболочку электрического проводника 8 нанесен адгезив. В качестве адгезива могут быть использованы составы CHEMOSIL 597Е, Силбонд 49 СТС, АК 070М. При этом эластомер 6 надежно склеен как с металлическим корпусом 1, так и с кабелем 7 и электрическим проводником 8.The hermetic cable joint assembly of the downhole equipment of the drilling device control system comprises a hollow
Кольцо 2 может быть изготовлено в соответствии с ГОСТ 18829/ГОСТ 9833-73. Кольцо 3 может быть изготовлено в соответствии с ГОСТ 23825-79. Кольцо 4 может быть изготовлено в соответствии с ГОСТ 9389-75. Эластомер может быть изготовлен из полиуретана ЭП-СКУ-ПТ-74, марка 3.
Узел герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым устройством работает следующим образом.The node tight cable connection of the downhole equipment of the control system of the drilling device operates as follows.
Для гашения вибрационных и ударных нагрузок эластомер 6 не жестко удерживает кабель 7 и электрический проводник 8, запрессованными в корпусе 1 и обеспечивает двухстороннюю передачу электроинформационного сигнала из камеры высокого давления, создаваемого, например, маслом, со стороны эластомера 6 в сухую камеру атмосферного давления, где располагается, например, управляющая электроника системы управления буровым устройством, со стороны уплотнительных колец 2 и 3, которые вместе с кольцами 4 обеспечивают дополнительную герметизацию узла кабельного соединения за счет гайки 5, ввинчивающейся в полость, которую необходимо изолировать от воздействия высоких давлений и температуры.To damp vibration and shock loads, the elastomer 6 does not rigidly hold the cable 7 and the
В результате проведенных работ по испытанию опытного образца конструкции узла герметичного кабельного соединения достигнута прочность в 40 МПа.As a result of work carried out to test a prototype of the design of the hermetic cable joint assembly, a strength of 40 MPa was achieved.
Узел герметичного кабельного соединения может использоваться для передачи двухстороннего электрического информационного сигнала между составными элементами скважинного оборудования системы управления буровым устройством, находящихся под давлением до 40 МПа, а также испытывающих вибрационные и ударные нагрузки до 30 g.The hermetic cable connection unit can be used to transmit a two-way electrical information signal between the components of the downhole equipment of the drilling device control system under pressure up to 40 MPa, and also experiencing vibration and shock loads up to 30 g.
Заявляемый узел герметичного кабельного соединения выдерживает длительное динамическое напряженное состояние и обеспечивает бесперебойную работу скважинного оборудования системы управления буровым устройством, в таких средах как: масла, соленая вода, слабые кислоты, спирты, нефтепродукты и основные растворители.The inventive node tight cable connection withstands a long dynamic stress state and ensures uninterrupted operation of the downhole equipment of the drilling device control system in such environments as oils, salt water, weak acids, alcohols, oil products and basic solvents.
Применение расширяющегося после заливки полиуретана позволяет значительно снизить возможные габариты узла герметичного кабельного соединения по сравнению с изолятором из резины, так как не требуется применение распирающих резину гаек в конструкции кабельного ввода. Помимо этого, конструкция узла упрощается, не содержит соединительных элементов и является неразборной.The use of expanding polyurethane after pouring can significantly reduce the possible dimensions of the tight cable joint assembly compared to a rubber insulator, since the use of rubber-bursting nuts in the cable entry structure is not required. In addition, the design of the node is simplified, does not contain connecting elements and is non-separable.
По сравнению со стеклянными изоляторами габариты заявляемого узла не отличаются. Однако ввиду высокой прочности и эластичности срок их службы составляет до 8 лет.Compared with glass insulators, the dimensions of the claimed node do not differ. However, due to their high strength and elasticity, their service life is up to 8 years.
Преимущество изобретения состоит в том, что оно позволяет повысить надежность работы узла герметичного кабельного соединения скважинного оборудования системы управления буровым устройством в условиях высоких давлений, температур и вибраций, а также обеспечивает возможность применения конструкции узла герметичного кабельного соединения с малыми габаритами для коммутации электрических цепей скважинного оборудования.The advantage of the invention is that it improves the reliability of the node tight cable connection of the downhole equipment of the control system of the drilling device in conditions of high pressure, temperature and vibration, and also provides the possibility of using the design of the site of the tight cable connection with small dimensions for switching electrical circuits of the downhole equipment .
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117639A RU2684547C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018117639A RU2684547C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2684547C1 true RU2684547C1 (en) | 2019-04-09 |
Family
ID=66089927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018117639A RU2684547C1 (en) | 2018-05-11 | 2018-05-11 | Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2684547C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4038490A (en) * | 1975-05-30 | 1977-07-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Water-seal splice for coaxial cables and method of making same |
| GB2173359A (en) * | 1985-04-02 | 1986-10-08 | Bicc Plc | Electric coupler |
| RU2175418C2 (en) * | 1999-12-06 | 2001-10-27 | Халаев Григорий Григорьевич | Cable lead-in |
| RU2319268C2 (en) * | 2004-12-20 | 2008-03-10 | Иван Соломонович Пятов | Cable sleeve for submersible motor |
| RU92749U1 (en) * | 2009-12-22 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс плюс" | CABLE INPUT CLUTCH |
| RU2398320C2 (en) * | 2005-09-19 | 2010-08-27 | Корнинг Джилберт Инк. | Chemically attached coaxial connector |
-
2018
- 2018-05-11 RU RU2018117639A patent/RU2684547C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4038490A (en) * | 1975-05-30 | 1977-07-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Water-seal splice for coaxial cables and method of making same |
| GB2173359A (en) * | 1985-04-02 | 1986-10-08 | Bicc Plc | Electric coupler |
| RU2175418C2 (en) * | 1999-12-06 | 2001-10-27 | Халаев Григорий Григорьевич | Cable lead-in |
| RU2319268C2 (en) * | 2004-12-20 | 2008-03-10 | Иван Соломонович Пятов | Cable sleeve for submersible motor |
| RU2398320C2 (en) * | 2005-09-19 | 2010-08-27 | Корнинг Джилберт Инк. | Chemically attached coaxial connector |
| RU92749U1 (en) * | 2009-12-22 | 2010-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Резонанс плюс" | CABLE INPUT CLUTCH |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4927386A (en) | Electrical cable connector for use in oil wells | |
| US6361342B1 (en) | Pothead with pressure energized lip seals | |
| US9673558B2 (en) | Systems and methods for maintaining pressure on an elastomeric seal | |
| AU2014262425B2 (en) | Multiple use termination system | |
| US9709043B2 (en) | Crushed seal arrangement for motor electrical connection of submersible well pump | |
| US20110165786A1 (en) | High Pressure, High Temperature Standoff for Electrical Connector in an Underground Well | |
| US10044134B2 (en) | Wet mate connector | |
| CN106025649B (en) | A kind of round electric connector | |
| US10431923B2 (en) | Progressive-action sealing system for electrical conductors | |
| US9935518B2 (en) | Shim free pothead housing connection to motor of electrical submersible well pump | |
| GB2533059A (en) | Downhole cable termination system | |
| CN103474828A (en) | High-temperature and high-pressure sealing electric connector | |
| NO340119B1 (en) | Pressure-lowering dielectric seal for pothead interface | |
| CN115693266A (en) | Underwater plugging electric connector with double redundant sealing structures | |
| RU2484566C1 (en) | Sealed electric connector | |
| RU2684547C1 (en) | Unit of tight cable connection of the welling equipment of the drilling device control system | |
| CN216121769U (en) | Cable sealing joint and cable sealing connecting device | |
| US20210328379A1 (en) | Power Connector With Spring-Biased Elastomeric Conductor Seal For Submersible Pump | |
| CN112576201A (en) | Cable traversing device for underground electric submersible pump of underwater Christmas tree | |
| RU2610711C1 (en) | Compensator for hydraulic protection of submersible oil-filled electric motor | |
| CN107796562B (en) | Be used for withstand voltage detection device of plug | |
| CN220138795U (en) | Watertight connector | |
| US20230163659A1 (en) | Field attachable and pressure testable coupling for metal-to-metal motor lead extensions | |
| CN219247007U (en) | Watertight connector | |
| CN110323709B (en) | Submersible cable wet-type connecting method and device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20200928 Effective date: 20200928 |