Сальниковое устройство для ввода кабеля в скважину с давлением на устье
Устройство используется в лубрикаторных установках для ввода кабеля в скважину с повышенным давлением добываемого флюида на устье. Сальниковое устройство содержит корпус, выполненный с волнообразным пазом на боковой поверхности для ввода кабеля и резьбой в нижней части, трубу лубрикатора, выполненную с резьбой для крепления корпуса и переходом диаметра ниже резьбы, и установленные в трубе пакетом круглые резиновые пластины с отверстиями и прорезями для ввода кабеля. Глубина уступа на переходе диаметров в трубе выполнена из расчета расположения дна на расстоянии от торца трубы, равном сумме не менее трех шагов резьбы на трубе, толщины пакета резиновых пластин и толщины металлических пластин, установленных по торцам указанного пакета и в средней его части. Длина резьбы в трубе равна сумме не менее трех шагов этой резьбы и расчетной величины деформации пакета резиновых пластин; прорези соседних резиновых и металлических пластин разнесены на 180 градусов. Металлические пластины, установленные в средней части пакета резиновых пластин, выполнены с сеткой отверстий, соединенных между собой поперечными отверстиями. Обеспечивается надежное уплотнение резиновых пластин силами их закрепления и силами давления на них добываемого флюида, независимо от величины деформации корпуса.
Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использована в лубрикаторных установках на скважинах с повышенным давлением добываемого флюида на устье этих скважин.
Известны сальниковые устройства для ввода кабеля в скважину с давлением добываемого флюида на устье (патент РФ №62642 от 24.11.2006, МПК7 Е21В 11/00).
Устройства содержат разрезанный вдоль оси корпус с размещенными в нем круглыми резиновыми пластинами с отверстием под кабель, тоже разрезанными вдоль оси, и трубу лубрикатора с резьбой для крепления указанного корпуса.
Недостатком известных устройств является то, что они не обеспечивают уплотнение кабеля и корпуса при наличии давления добываемого флюида на устье. Причиной этого является то, что резиновые пластины сжимаются в поперечном направлении при сборке разрезанного корпуса, с размещенными в нем разрезанными пластинами, а давление флюида сжимает указанные платины в направлении оси корпуса и пластин. Следовательно, давление от закрепления пластин и давление от флюида направлены в разные стороны, что не обеспечивает надежного уплотнения пластин.
Этот недостаток устранен в известном сальниковом устройстве, принятом за прототип. Сальниковое устройство для ввода кабеля в скважину по прототипу содержит корпус с пазом на боковой поверхности для ввода кабеля, трубу лубрикатора с резьбой для крепления указанного корпуса и круглые резиновые пластины с отверстиями и прорезями для ввода кабеля, установленные пакетом (см. Н.Н.Кривко, В.Д.Шароварин, В.Н.Широков. Промыслово-геофизическая аппаратура и оборудование. М.: Недра, 1981, с.275-276).
Однако в прототипе тоже имеются недостатки, заключающиеся в следующем:
- недостаточное уплотнение резиновых пластин в зоне продольного паза корпуса при закреплении пластин ввиду отсутствия упора для резины в пазу;
- недостаточная жесткость корпуса из-за продольного паза, в результате чего корпус деформируется сжатой резиной, а это тоже приводит к ухудшению уплотнения резины;
- уплотнение резиновых пластин от действия давления добываемого флюида также ухудшается по той же причине уменьшения жесткости корпуса продольным пазом в нем.
Задачей полезной модели является создание сальникового устройства для ввода кабеля в скважину с давлением на устье, лишенного указанных недостатков.
Техническим результатом, достигаемым при использовании предложенной полезной модели, является обеспечение надежного уплотнения резиновых пластин как силами их закрепления, так и силами давления на них добываемого флюида, независимо от величины деформации корпуса.
Указанный технический результат в предложенном устройстве достигается тем, что в сальниковом устройстве для ввода кабеля в скважину с давлением на устье, содержащем корпус с пазом на боковой поверхности корпуса для ввода кабеля, трубу лубрикатора с резьбой для крепления указанного корпуса и круглые резиновые пластины с отверстиями и прорезями для ввода кабеля, установленные пакетом, согласно полезной модели, в трубе лубрикатора ниже резьбы выполнен переход диаметров; глубина уступа на переходе диаметров в трубе выполнена из расчета расположения дна на расстоянии от торца трубы, равном сумме не менее трех шагов резьбы на трубе, толщины пакета резиновых пластин и толщины металлических пластин, установленных по торцам указанного пакета и в средней его части; длина резьбы в трубе равна сумме не менее трех шагов этой резьбы и расчетной величины деформации пакета резиновых пластин; паз на боковой поверхности корпуса выполнен волнообразным; верхняя часть паза на корпусе выполнена в максимально наклонной части траектории паза относительно оси корпуса; прорези соседних резиновых и металлических пластин разнесены на 180°; металлические пластины, установленные в средней части пакета резиновых пластин, выполнены с сеткой отверстий, соединенных между собой поперечными отверстиями; в нижней части корпуса выполнена резьба, равная по диаметру и длине резьбе в трубе.
Выполнение в трубе лубрикатора ниже ее резьбы перехода диаметров позволяет образовать упор в виде дна перехода для установки уплотнительных резиновых пластин.
Выполнение глубины уступа на переходе диаметров в трубе из расчета расположения дна на расстоянии от торца трубы, равном сумме не менее трех шагов резьбы на трубе, толщины пакета резиновых пластин и толщины металлических пластин, установленных по торцам указанного пакета и в средней его части, позволяет, во-первых, вначале корпусу выполнить надежный заход по резьбе в трубу, затем; во-вторых, обеспечить надежное уплотнение резиновых пластин силами закрепления при заворачивании по резьбе корпуса, воздействующего на резиновые пластины через металлические пластины; в-третьих, обеспечить дополнительное уплотнение резиновых пластин силами давления добываемого флюида, воздействующими на металлические пластины встречно силам закрепления; в-четвертых, расположение резиновых и металлических пластин в трубе, где нет паза, с одной стороны исключаем влияние деформации корпуса из-за наличия в нем продольного паза, а, с другой стороны, обеспечивает дополнительное надежное уплотнение
резиновых пластин ввиду отсутствия паза в трубе; в-пятых, наличие металлических пластин в средней части пакета резиновых пластин обеспечивает дополнительное уплотнение резиновых пластин за счет образования в средней части пакета дополнительного переходного лабиринта, затрудняющего проникновение добываемого флюида через пакет.
Выполнение длины резьбы в трубе равной сумме не менее трех шагов этой резьбы и расчетной величины деформации пакета резиновых пластин обеспечивает, во-первых, необходимый первоначальный заход корпуса по резьбе в трубу, обеспечивающий надежное дальнейшее воздействие заворачиваемого корпуса на пакет пластин, а, во-вторых, длина резьбы обеспечивает необходимый ход корпуса для запланированного расчетного сжатия пакета резиновых пластин, обеспечивающего надежное их уплотнение в полной мере без их излишней деформации.
Выполнение паза на боковой поверхности корпуса волнообразным обеспечивает, во-первых, предохранение от попадания кабеля в паз, а, во-вторых, обеспечивает увеличение жесткости корпуса в его стенке, противоположной пазу, из-за перераспределения внутренних напряжений в стенке корпуса по кривизне, оппозитной кривизне паза. Увеличение жесткости корпуса способствует увеличению сил его воздействия на пакет резиновых пластин, что повышает надежность их уплотнения от сил закрепления.
Выполнение верхней части паза на корпусе в максимально наклонной части траектории паза относительно оси корпуса обеспечивает максимальную защищенность кабеля от попадания в паз, что обеспечивает надежную работу предложенного сальникового устройства.
Резнесенность прорезей соседних резиновых и металлических пластин в их пакете на 180°, обеспечивает их максимально надежное уплотнение, как от сил закрепления, так и от сил давления флюида, проникновение которого между пластинками затруднено максимально.
Выполнение металлических пластин, установленных в средней части пакета резиновых пластин, с сеткой отверстий, соединенных между собой поперечными отверстиями, создает лабиринт каналов, которые создают дополнительное сопротивление флюиду при его проникновении в пакет пластин. Кроме того, деформация резиновых пластин над металлическими пластинами и под ними возрастает. Все это обеспечивает надежность уплотнения резиновых пластин как от сил их закрепления, так и от сил давления добываемого флюида.
Выполнение в нижней части корпуса резьбы, равной по диаметру, шагу и длине резьбе в трубе позволяет закрепить корпус в трубе и выполнить надежное закрепление
пакета пластин, а также удержать пластины при воздействии на них давления флюида с другой стороны.
Предложенное устройство показано на чертеже, где изображены: на фиг.1 - схема устройства в продольном разрезе; на фиг.2 - схема размещения элементов устройства, показанных на фиг.1, в изометрии и с разнесением элементов в пространстве для улучшения видимости конструкции элементов; на фиг.3 - разрез А-А металлической пластины на фиг.2.
Предложенное сальниковое устройство для ввода кабеля в скважину с давлением на устье содержит корпус 1 с пазом 2 на боковой поверхности корпуса 1, трубу 3 лубрикатора с резьбой 4 для крепления корпуса 1, круглые резиновые пластины 5 с отверстиями 6 и прорезями 7 для ввода кабеля, установленные пакетом.
В трубе 3 лубрикатора ниже резьбы 4 выполнен переход диаметров 8. Глубина уступа 9 на переходе диаметров 8 выполнена из расчета расположения уступа 9 на расстоянии от торца 10 трубы 3, равном сумме не менее трех шагов резьбы 4 на трубе 3, толщины пакета резиновых пластин 5 и толщины металлических пластин 11, 12 и 13, установленных по торцам указанного пакета (11 и 12) и в средней его части (13). Пластины 11, 12 и 13 также имеют отверстия 6 и прорези 7. Длина резьбы 4 в трубе 3 равна сумме не менее трех шагов этой резьбы 4 и расчетной величины деформации пакета резиновых пластин 5. Паз 2 на боковой поверхности корпуса 1 выполнен волнообразным. Верхняя часть паза 2 на корпусе 1 выполнена в максимально наклонной части траектории паза 2 относительно оси 14 корпуса 1.
Прорези 7 соседних резиновых пластин 5 и металлических пластин 11, 12, 13 разнесены на 180°. При этом пластин 11, 12 и 13 может быть по одной или по нескольку штук. Металлические пластины 13, установленные в средней части пакета резиновых пластин 5, выполнены с сеткой отверстий 15, соединенных между собой поперечными отверстиями 16. В нижней части корпуса 1 выполнена резьба 17 равная по диаметру, шагу и длине резьбе 4 в трубе 3.
Предложенное сальниковое устройство работает следующим образом.
При спуске в скважину приборов, закрепленных на кабеле, вначале приборы опускают в лубрикатор через открытую трубу 3. Затем надевают металлические пластины 12 прорезью 7 и отверстием 6 на кабель и устанавливают их в трубу 3 до упора в уступ 9. Затем на кабель надевают прорезями 7 и отверстиями 6 резиновые пластины 5 и опускают их в трубу 3 до упора в металлическую пластину 12. После этого выполняют подобные операции с металлическими пластинами 13, резиновыми пластинами 5 и металлическими пластинами 11, надевая их поочередно на кабель прорезями 7 и отверстиями 6 и опуская в
трубу 3 до упора в ранее установленную резиновую пластину 5, а затем до упора друг в друга.
После плотной установки пакета пластин 12, 5, 13, 5, 11 в трубу 3 сверху в трубе 3 должно остаться не менее трех витков резьбы 4. Затем корпус 1 завинчивают резьбой 17 в резьбу 4 трубы 3 до упора резьбы, что означает надежное закрепление пластин 5 с расчетной величиной их деформации.
Закрепление пластин 5 с расчетной величиной их деформации обеспечивает надежную их работу по уплотнению пластин 5 как от сил их закрепления, так и от действия сил давления на них флюида, независимо от величины деформации корпуса 1 из-за наличия на нем продольного паза 2.
Сальниковое устройство для ввода кабеля в скважину с давлением на устье, содержащее корпус с пазом на боковой поверхности для ввода кабеля, трубу лубрикатора с резьбой для крепления корпуса и круглые резиновые пластины с отверстиями и прорезями для ввода кабеля, установленные в трубе пакетом, отличающееся тем, что в трубе ниже резьбы выполнен переход диаметров, глубина уступа на переходе диаметров в трубе выполнена из расчета расположения дна на расстоянии от торца трубы, равном сумме не менее трех шагов резьбы на трубе, толщины пакета резиновых пластин и толщины металлических пластин, установленных по торцам указанного пакета и в средней его части; длина резьбы в трубе равна сумме не менее трех шагов этой резьбы и расчетной величины деформации пакета резиновых пластин; паз на боковой поверхности корпуса выполнен волнообразным; верхняя часть паза на корпусе выполнена в максимально наклонной части траектории паза относительно оси корпуса; прорези соседних резиновых и металлических пластин разнесены на 180 градусов; металлические пластины, установленные в средней части пакета резиновых пластин, выполнены с сеткой отверстий, соединенных между собой поперечными отверстиями; в нижней части корпуса выполнена резьба, равная по диаметру и длине резьбе в трубе.
