Способ герметизации силового электрического кабеля в пакере, конструкция пакера, его реализующая, и способ сборки пакера с кабелем, этой конструкцией определяемый

Группа изобретений относится к пакеру, способу герметизации кабеля в пакере, способу сборки пакера с кабелем. Техническим результатом является сокращение трудозатрат на монтаж кабеля в пакере. Пакер содержит ствол, расположенные на стволе узел герметизации кабеля с размещенными в нём технологическими каналами, уплотнительный узел, якорь, расположенный ниже уплотнительного узла, и подгоночный узел, расположенный внизу пакера. Наружная поверхность ствола концентрична оси пакера. Ствол имеет продольный паз для укладки кабеля. Уплотнительный узел жестко связан с узлом герметизации кабеля, жестко закрепленным на стволе. По крайней мере один эластичный элемент, расположенный в продольном пазу ствола на участке, находящемся внутри узла герметизации кабеля, полностью охватывает кабель и уплотняет его в пакере. Эластичный элемент деформируется от усилий, прикладываемых к торцевым поверхностям эластичного элемента и направленных навстречу друг другу вдоль оси пакера, передаваемых через полукольца и сухари, входящие в состав узла герметизации, от накручиваемых на корпус гайки и уплотнительного узла. Кабель в пазу ствола ниже уплотнительного узла защищен крышкой кабеля. Верхний хомут расположен над узлом герметизации, нижний хомут расположен под якорем. На поверхности ствола выполнены прямой и фигурный пазы для работы якоря. Оба паза не пересекают продольный паз. Способ герметизации кабеля в пакере заключается в герметизации кабеля эластичным элементом. Способ сборки пакера с кабелем заключается в пропускании кабеля через узлы и детали пакера в очередности, определенной в конструкции, устанавливают эластичный элемент. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 26 ил.

 

Группа изобретений относится к области нефтяной и газовой промышленности, а именно к пакерам с кабельным вводом, предназначенным для герметичного разобщения межколонного пространства при прокладке через пакер силового электрического кабеля при эксплуатации нефтяных добывающих скважин с погружными электроцентробежными насосами (ЭЦН) или другим оборудованием и к способам сборки такого пакера и герметизации силового электрического кабеля в пакере.

Заявляемый способ герметизации силового электрического кабеля в пакере, конструкция пакера, его реализующая, и способ сборки пакера с кабелем, этой конструкцией определяемый, позволяют герметично прокладывать силовой электрический кабель через пакер без применения герметизирующих составов и без нарушения целостности силового кабеля и его брони.

Известен пакер механический для ЭЦН (Патент на полезную модель РФ № 164819), содержащий полый с продольным для силового кабеля пазом ствол, на наружной поверхности которого смонтирован якорный узел, управляющий зубчатыми плашками (шлипсами), взаимодействующими с подвижным конусом, уплотняющим затрубное пространство эксплуатационной колонны посредством деформирования манжет упирающихся в опору связанную с уплотнительным узлом, который выполнен в виде пакета плоских из эластомерного материала, сквозь которые пропущен силовой кабель, шайб охватывающих соединенный со стволом переводник и уплотняемых через опорное кольцо с гайкой, при этом шайба охвачена кожухом, закрепленным на опоре, в пакете между сдвоенными шайбами установлены жесткие разъемные прокладки, а все шайбы пакета снабжены неповторяющимися различными прорезями, соединяющими отверстия для силового кабеля с наружной торцевой поверхностью.

Недостатками данного устройства являются:

- кабель проходит в открытом пазу ствола пакера непосредственно под манжетами, конусом, якорным узлом;

- подвижный относительно ствола пакера якорь может повредить кабель;

- не обеспечивается герметичность разобщения межколонного пространства манжетами;

- манжеты при деформации могут повредить кабель;

- отсутствуют газоотводные каналы;

- уплотнительный узел не зафиксирован от вращения вокруг оси пакера;

- нет возможности проверки герметизации кабеля на поверхности перед спуском пакера.

Известен также пакер механический осевой с кабельным вводом (Патент на изобретение РФ № 2588528), содержащий внешний и внутренний стволы, вставленные один в другой, крепящиеся вместе с ориентированием по кабельному вводу и образующие между собой продольный канал, кабельный герметизатор, расположенный в верхней части пакера, уплотнительный узел. Пакер содержит последовательно расположенные кабельный герметизатор, уплотнительный, заякоривающий, центрирующий и соединительный узлы, последний из которых имеет накидную гайку и корончатую втулку, закрепленную верхней частью на внешнем стволе, а нижней частью входящей в пазы, расположенные на муфте внутреннего ствола. Герметизация кабеля осуществляется с разделкой (снятием) брони кабеля и уплотнением по жилам кабеля или без разделки брони кабеля и закачкой компаунда (жидкого герметизирующего состава).

Недостатками данного устройства являются:

- снятие брони кабеля, что является нарушением его целостности;

- применение компаунда, требующего времени на отверждение; при низких температурах отверждение без подогрева невозможно, что требует применения дополнительных технических средств и приспособлений; быстрое схватывание компаунда (до завершения процесса закачки или сборки узла) приводит к невозможности продолжения монтажа и спуска пакера; невозможность разборки узла с застывшим компаундом без повреждения или разделения кабеля на части;

- концентричное расположение внутреннего и внешнего стволов пакера приводит к уменьшению проходной канала;

- необоснованное применение срезных винтов, так как в случае необходимости переустановку пакера проведут с уже срезанными винтами.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является пакер с кабельным вводом (Патент на изобретение РФ № 2601710), содержащий ствол, установленные на нем герметизатор, уплотнительный узел, кожух, входное отверстие с проходящим через него силовым кабелем, который закреплен герметично в канале между стволом и кожухом по броне посредством герметизирующего состава в виде компаунда, также он дополнительно снабжен, по меньшей мере, одной линией закачки химических реагентов или отвода газа. Пакер выполнен одноствольным. Уплотнительный узел и кожух жестко связаны между собой и эксцентрично установлены на стволе, образуя между собой и стволом канал, в котором размещен герметизатор с отверстием под силовой кабель и включающий корпус с разъемом по оси отверстия под силовой кабель, по меньшей мере два уплотнителя и прижимную шайбу. В корпусе герметизатора размещена линия закачки химических реагентов или отвода газа.

Недостатками данного устройства являются:

- применение компаунда, требующего времени на отверждение; при низких температурах отверждение без подогрева невозможно, что требует применения дополнительных технических средств и приспособлений; быстрое схватывание компаунда (до завершения процесса закачки или сборки узла) приводит к невозможности продолжения монтажа и спуска пакера; невозможность разборки узла с застывшим компаундом без повреждения или разделения кабеля на части;

- фиктивность проверки герметизации, так как опрессовывается канал, по которому был закачан компаунд, а не кабель на участке между уплотняющими кольцами и крышкой разъёма кожуха; в застывшем составе возможны воздушные карманы, пузыри, так как нет каналов для выхода воздуха при закачке компаунда;

- надежность конструкции якорного устройства снижена продольным пазом, в котором проходит кабель;

- существует возможность непосредственного контакта кабеля и подвижных элементов пакера, а именно конуса уплотнительного узла и якорного устройства, что приведет к повреждению кабеля;

- в описании устройства отсутствует пояснение способа соединения кожуха с уплотнительным узлом и расположенного внутри кожуха корпуса герметизатора на стволе пакера, при отсутствии жесткого соединения во время установки пакера упомянутые детали сдвинутся вверх по стволу и разорвут кабель, то есть конструкция не работоспособна.

Перечисленные недостатки не позволяют эффективно использовать данное устройство.

Техническим результатом заявляемого изобретения является сокращение трудозатрат на монтаж кабеля в пакере при любых погодных условиях с обеспечением герметичности кабельного канала при сохранении целостности силового кабеля и его брони, ориентирование и фиксация пакера в спускаемой колонне относительно положения силового электрического кабеля, защита участка силового электрического кабеля, расположенного в пакере, от повреждений при спуске, установке, снятии, подъеме и, при необходимости, переустановке пакера в скважине, без извлечения всей компоновки на поверхность, обеспечение надежности работы и герметичного разобщения пакером межколонного пространства в течение всего периода эксплуатации с возможностью подключения технологических трубопроводов для отвода газа из подпакерного пространства или подвода химических реагентов (далее по тексту - технологический трубопровод).

Заявляемый технический результат достигается благодаря тому, что пакер содержит ствол, расположенные на стволе узел герметизации кабеля с размещенными в нём технологическими каналами, уплотнительный узел, якорь, расположенный ниже уплотнительного узла, и подгоночный узел, расположенный внизу пакера, согласно изобретению наружная поверхность ствола концентрична оси пакера, ствол имеет продольный паз для укладки кабеля, уплотнительный узел жестко связан непосредственно с узлом герметизации кабеля, жестко закрепленным на стволе, по крайней мере один эластичный элемент, расположенный в продольном пазу ствола на участке, находящемся внутри узла герметизации кабеля, полностью охватывает кабель и уплотняет его в пакере своей наружной поверхностью по поверхностям продольного паза ствола и внутренней поверхности корпуса узла герметизации и своей внутренней поверхностью по поверхности кабеля, деформируясь от усилий, прикладываемых к торцевым поверхностям эластичного элемента и направленных навстречу друг другу вдоль оси пакера, передаваемых через полукольца и сухари, входящие в состав узла герметизации, от накручиваемых на корпус гайки и уплотнительного узла, при этом кабель в пазу ствола ниже уплотнительного узла защищен крышкой кабеля, верхний хомут, расположенный над узлом герметизации, служит ему упором и фиксирует кабель, нижний хомут, расположенный под якорем, фиксирует крышку кабеля в продольном пазу, на поверхности ствола выполнены прямой и фигурный пазы для работы якоря, причем оба паза не пересекают продольный паз.

В пакере могут быть установлены два узла герметизации кабеля, между узлами герметизации расположена полость, выполненная с возможностью нагнетания в неё опрессовочной жидкости для проверки герметизации кабеля, при этом технологические каналы узлов герметизации соединены трубопроводами.

Способ герметизации кабеля в пакере заключается в том, что герметизацию осуществляют уплотнением поверхности кабеля внутри пакера по крайней мере одним эластичным элементом без снятия брони кабеля и без использования компаунда, при этом скручивают детали пакера, чем создают осевое усилие деформации эластичного элемента, уплотняющего кабель.

Герметизацию могут осуществлять уплотнением поверхности кабеля внутри пакера в двух, находящихся на расстоянии и разделенных пустой полостью, местах.

Способ сборки пакера с кабелем заключается в том, что сборку осуществляют предварительным пропусканием кабеля с разъемом через все охватывающие кабель снаружи узлы и детали пакера в очередности, определенной конструкцией и последовательностью сборки пакера, кабель присоединяют к спускаемому оборудованию, осуществляют спуск оборудования на необходимую глубину, при этом узлы и детали пакера, через которые перед спуском пропущен кабель, удерживают на поверхности, спуск прерывают, к верхней муфте спущенной в скважину колонны монтируют подгоночный узел, затем ствол, при этом при помощи подгоночного узла ориентируют кабельный паз в стволе напротив кабеля, кабель укладывают в паз, по кабелю на ствол сдвигают все предварительно надетые узлы и детали, на кабель устанавливают по крайней мере один эластичный элемент, соединяют предварительно надетые и прочие узлы и детали пакера со стволом и между собой, тем самым уплотняют кабель и завершают сборку пакера.

При необходимости в завершение сборки к пакеру подсоединяют технологический трубопровод.

При необходимости проводят проверку герметичности установки кабеля нагнетанием опрессовочной жидкости в полость между узлами герметизации.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «пакер» обозначает устройство, предназначенное для перекрытия, разобщения и герметизации полостей скважин, имеющее уплотняющие манжеты и спускаемое в скважину в составе бурильной колонны или колонны насосно-компрессорных труб.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «проходной канал» обозначает отверстие, проходящее через устройство и соединяющее части колонны труб, находящиеся над и под пакером и разделенные им, и дающее возможность прохода жидкости по колонне.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «компаунд» обозначает жидкий или пастообразный состав, как правило двухкомпонентный, затвердевающий при определенной температуре через определенное время после смешивания.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «ось пакера» - это линия, которая проходит в продольном направлении через центр уплотнительного узла пакера, после установки пакера в обсадной колонне скважины совпадает с осью колонны.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «технологический трубопровод» обозначает трубопровод небольшого диаметра, закрепленный на колонне труб и идущий вдоль нее от поверхности к пакеру и подключаемый к его верхней части, служащий для отвода газа из подпакерного пространства или подвода в призабойную зону химических реагентов.

Используемый в описании заявляемого изобретения термин «технологический канал» обозначает систему конструктивных элементов пакера (отверстий, канавок, полостей, трубопроводов), предназначенную для соединения пространства над и под пакером после его установки в скважине и служащую для подключения технологического трубопровода.

Заявляемые изобретения иллюстрируются следующими фигурами. На фиг. 1 изображена конструкция пакера с проходящим через него кабелем. Разрезы, указанные на фиг.1, приведены на фиг. 2 – 14. Устройство технологического канала изображено на фиг. 15 (разрез Р-Р на фиг. 2). На фиг. 16 изображена конструкция пакера с двумя узлами герметизации кабеля для возможности проверки герметизации кабеля опрессовкой на поверхности перед спуском. Устройство технологического канала для такой конструкции изображено на фиг. 17 (разрез Р-Р на фиг. 2).

На фиг. 18 изображена конструкция гладкого эластичного элемента.

На фиг. 19 изображена конструкция эластичного элемента, имеющего систему поперечных круговых канавок, предназначенных для обеспечения равномерного обжатия поверхности кабеля и для удержания герметика в случае его применения.

На фиг. 20 изображено исполнение пакера с иной конструкцией подгоночного узла.

На фиг. 21-26 изображены исполнения пакера с возможными конструктивными решениями взаимного расположения осей его элементов.

Позициями на фиг. 1–26 обозначены:

1 – ствол

2 – продольный паз

3 – кабель

4 – проходной канал

5 – эластичный элемент

6 – корпус

7 – нижний сухарь

8 – верхний сухарь

9 – полукольцо

10 – гайка

11 – установочный винт

12 – уплотнительное кольцо

13 – уплотнительное кольцо

14 – уплотнительное кольцо

15 – отверстие

16 – отверстие

17 – отверстие с резьбой

18 – глухое отверстие

19 – корпус

20 – крышка

21 – винт

22 – отверстие

23 – канавка

24 – оправка

25 – эластичная уплотнительная манжета

26 – кольцо

27 – опорное кольцо

28 – гайка

29 – конус

30 – канавка

31 – корпус

32 – шлипс

33 – кольцо шлипсов

34 – пружина

35 – обойма

36 – подвижное кольцо

37 – палец

38 – гайка

39 – направляющий винт

40 – фигурный паз ствола

41 – прямой паз ствола

42 – крышка кабеля

43 – корпус

44 – крышка

45 – штифт

46 – канавка

47 – муфта

48 – ниппель

49 – гайка

50 – уплотнительное кольцо

51 – муфта

52 – опрессовочная полость

53 – верхняя втулка

54 – опрессовочное отверстие

55 – заглушка

56 – нижняя втулка

57 – уплотнительное кольцо

58 – корпус

59 – отверстие

60 – резьбовое отверстие

61 – глухое отверстие

62 – трубопровод

63 – технологическая заглушка

64 – ниппель

65 – контргайка

66 – уплотнительное кольцо

Пакер состоит из следующих узлов и деталей. Основной деталью является ствол 1, в продольном пазу 2 которого размещается кабель 3. Наружная поверхность ствола 1 концентрична оси пакера, вверху и внизу ствола 1 выполнены конические герметичные присоединительные резьбы для включения пакера в состав спускаемой колонны труб. В стволе выполнен проходной канал 4. Проходной канал 4 и присоединительные резьбы могут быть выполнены концентрично или эксцентрично оси пакера в зависимости от приоритета следующих факторов: приложения осевых нагрузок от колонны труб при установке пакера в скважине (избежание перекосов), по возможности наибольшего отдаления кабеля от стенки скважины во избежание его повреждений во время спуска и установки (кабель большого сечения), увеличения диаметра проходного канала (для спуска приборов и (или) увеличения пропускной способности пакера) и технологичности изготовления пакера в целом (снижение себестоимости). На фиг. 1 изображено исполнение пакера с увеличенным диаметром проходного канала, на фиг. 21 – 26 другие варианты исполнений.

На стволе 1 расположен узел герметизации кабеля, состоящий из по крайней мере одного эластичного элемента 5, корпуса 6, нижних сухарей 7 и верхних сухарей 8, полуколец 9, гайки 10, установочного винта 11 и уплотнительных колец 12, 13 и 14. В корпусе 6 и гайке 10 выполнены отверстия технологических каналов 15 и 16 соответственно. Кабель 3 герметизируется по крайней мере одним эластичным элементом 5, расположенным в продольном пазу 2 ствола 1 и сверху закрытым надетым на ствол 1 корпусом 6. С торцов эластичный элемент 5 поджат нижними сухарями 7, верхними сухарями 8 и полукольцами 9. Верхнее полукольцо 9 поджато гайкой 10, накрученной на корпус 6 с верхнего торца, нижнее полукольцо 9 поджато оправкой 24, входящей в состав уплотнительного узла и накрученной на корпус 6 с нижнего торца.

Эластичный элемент 5 (фиг. 18, 19) имеет продольный разрез для возможности монтажа на кабель 3 и полностью охватывает и уплотняет его в пакере своей наружной поверхностью по поверхностям продольного паза 2 ствола 1 и внутренней поверхности корпуса 6 узла герметизации и своей внутренней поверхностью по поверхности кабеля 3, деформируясь от усилия, возникающего при накручивании гайки 10 и оправки 24 на корпус 6, передаваемого через полукольца 9 с внутренними выступами (фиг. 4), заходящими в продольный паз 2 ствола 1, при этом полукольца 9 остаются снаружи корпуса 6, а их внутренние выступы давят на сухари 7 и 8, находящиеся в продольном пазу 2 ствола 1 и задвигаемые выступами полуколец 9 внутрь корпуса 6. Сухари 7 и 8, в свою очередь, давят на эластичный элемент 5. Внешние участки полуколец 9, охватывающие ствол 1, упираются в гайку 10 или оправку 24, предотвращая перекос полуколец 9 от реакции эластичного элемента 5.

Эластичный элемент выполняется с отверстием, точно соответствующим сечению кабеля каждого типоразмера. Возможно применение одного эластичного элемента, предназначенного для герметизации нескольких близких типоразмеров кабеля, при этом необходимой усилие обжатия кабеля обеспечивается изменением количества сухарей или их длины. Эластичный элемент может быть гладким или имеющем систему поперечных круговых канавок, предназначенных для обеспечения равномерного обжатия поверхности кабеля, компенсации допусков размеров сечения кабеля, удержания и распределения герметика в случае его использования.

Установка одного эластичного элемента является предпочтительной, но возможна установка большего их количества в одном корпусе друг за другом в продольном пазу ствола. При этом эластичные элементы могут быть разной твердости и, в зависимости от нее, чередоваться в определенном порядке.

В корпусе 6 выполнено отверстие 17 с резьбой, в которое вкручен установочный винт 11, входящий в глухое отверстие 18 ствола 1 и фиксирующий положение корпуса 6 относительно ствола 1.

Над узлом герметизации кабеля расположен верхний хомут, служащий для фиксации кабеля 3 в верхней части пакера и упора для узла герметизации кабеля, состоящий из корпуса 19, крышки 20 и винтов 21. В крышке 20 выполнены отверстия 22 технологических каналов. Корпус 19 расположен в канавке 23 ствола 1, крышка 20 прикручена к корпусу 19 винтами 21.

Данная конструкция хомута верхнего и место его установки являются предпочтительными, но возможно применение и установка на некотором расстоянии от узла герметизации хомута другого типа или, например, поясов крепления кабелей (именуемых клямсами).

Снизу на узел герметизации кабеля накручен уплотнительный узел, состоящий из оправки 24, на которую надеты эластичные уплотнительные манжеты 25, разделяемые кольцами 26. Опорное кольцо 27 на оправке 24 удерживается гайкой 28. На опорное кольцо 27 накручен конус 29. При установке пакера оправка 24 задвигается в конус 29, сжимая эластичные уплотнительные манжеты 25, упирающиеся в опорное кольцо 27. Под оправкой 24 на поверхности ствола 1 выполнены канавки 30 технологических каналов.

Ниже уплотнительного узла расположен якорь, служащий для установки пакера в скважине и состоящий из корпуса 31, шлипсов 32, кольца шлипсов 33, пружин 34, обоймы 35, подвижного кольца 36, пальца 37, гайки 38, направляющего винта 39. Шлипсы 32 установлены в пазах корпуса 31, поджаты пружинами 34 и удерживаются кольцом шлипсов 33 и обоймой 35. Подвижное кольцо 36 с плотно установленным в нем пальцем 37 свободно вращается на стволе 1 внутри якоря, удерживаемое гайкой 38. Палец 37 входит в фигурный паз 40 ствола 1, имеющего короткий и длинный участки, соединенные друг с другом для движения пальца 37 по замкнутому контуру. Установленный в корпусе 31 направляющий винт 39 входит в прямой паз 41 ствола 1, не давая якорю вращаться относительно оси пакера.

Кабель 3 в продольном пазу 2 ствола 1 от повреждения при движении ствола 1 вдоль конуса 29 и якоря закрыт крышкой кабеля 42.

Под якорем расположен нижний хомут, служащий для фиксации кабеля 3 в нижней части пакера, упора для якоря, и фиксации крышки кабеля 42, состоящий из корпуса 43, крышки 44, штифта 45 и винтов 21. В крышке 44 установлен штифт 45, удерживающий крышку кабеля 42. Корпус 43 расположен в канавке 46 ствола 1, крышка 44 прикручена к корпусу 43 винтами 21.

Данная конструкция хомута нижнего и место его установки являются предпочтительными, но возможно применение и установка на некотором расстоянии от нижнего положения якоря хомута другого типа или, например, поясов крепления кабелей (именуемых клямсами). При этом крышка 44 может крепится к стволу 1 винтами (на фигурах не показаны) или иным разъемным или неразъемным способом соединения.

На нижнюю присоединительную резьбу ствола 1 накручен подгоночный узел, позволяющий совместить положение продольного паза 2 ствола 1 с кабелем 3, состоящий из муфты 47, ниппеля 48 и гайки 49. В муфте 47 выполнены пазы, в которые входят выступы ниппеля 48, не позволяющие произвольно вращаться нижней части колонны с ЭЦН и служащие для передачи, при необходимости, крутящего момента от верхней части колонны через пакер к нижней части колонны. Выход муфты 47 и ниппеля 48 из зацепления предотвращает гайка 49. На муфте расположено уплотнительное кольцо 50.

Возможно исполнение пакера с иной конструкцией подгоночного узла (фиг. 20), в которой ствол 1 вкручивают в ниппель 64 подгоночного узла, а положение продольного паза 2 ствола 1 относительно кабеля 3 фиксируют контргайкой 65. В ниппеле 64 установлено уплотнительное кольцо 66, нижняя присоединительная резьба ствола 1 выполняется цилиндрической.

На верхнюю присоединительную резьбу ствола 1 накручена муфта 51.

При наличии в составе пакера двух узлов герметизации кабеля конструкция выглядит следующим образом.

На стволе 1 расположен верхний узел герметизации кабеля, состоящий из эластичного элемента 5, корпуса 6, нижних сухарей 7 и верхних сухарей 8, полуколец 9, гайки 10, установочного винта 11 и уплотнительных колец 12, 13 и 14. В корпусе 6 и гайке 10 выполнены отверстия технологических каналов 15 и 16 соответственно. Кабель герметизируется по крайней мере одним эластичным элементом 5, расположенным в продольном пазу 2 ствола 1 и сверху закрытым надетым на ствол 1 корпусом 6. С торцов эластичный элемент 5 поджат нижними сухарями 7, верхними сухарями 8 и полукольцами 9. Верхнее полукольцо 9 поджато гайкой 10, накрученной на корпус 6 с верхнего торца, нижнее полукольцо 9 поджато верхней втулкой 53, входящей в состав соединительной муфты и накрученной на корпус 6 с нижнего торца. В корпусе 6 выполнено отверстие 17 с резьбой, в которое вкручен установочный винт 11, входящий в глухое отверстие 18 ствола 1 и фиксирующий положение корпуса 6 относительно ствола 1.

Соединительная муфта расположена между верхним и нижним узлами герметизации кабеля, предназначена для возможности монтажа деталей, входящих в узлы герметизации, создания усилия обжатия эластичных элементов 5 и возможности нагнетания в опрессовочную полость 52 жидкости для проверки герметичности заделки кабеля. Соединительная муфта состоит из верхней втулки 53, в которой выполнено опрессовочное отверстие 54, закрытое заглушкой 55 и нижней втулки 56 с уплотнительным кольцом 57.

Ниже соединительной муфты расположен нижний узел герметизации кабеля, состоящий из эластичного элемента 5, корпуса 58, нижних сухарей 7 и верхних сухарей 8, с-образных скоб 9, установочного винта 11 и уплотнительных колец 12, 13 и 14. В корпусе 58 выполнены отверстия 59 технологических каналов. Кабель герметизируется по крайней мере одним эластичным элементом 5, расположенным в продольном пазу 2 ствола 1 и сверху закрытым надетым на ствол 1 корпусом 58. С торцов эластичный элемент 5 поджат нижними сухарями 7, верхними сухарями 8 и с-образными скобами 9. Верхняя с-образная скоба 9 поджата нижней втулкой 56, накрученной на корпус 58 с верхнего торца, нижняя с-образная скоба 9 поджата оправкой 24, входящей в состав уплотнительного узла и накрученной на корпус 58 с нижнего торца. В корпусе 58 выполнено резьбовое отверстие 60, в которое вкручен установочный винт 11, входящий в глухое отверстие 61 ствола 1 и фиксирующий положение корпуса 58 относительно ствола 1. Отверстия 15 и 59 технологических каналов корпусов 6 и 58 соединяются трубопроводами 62.

В остальном конструкция аналогична конструкции с одним узлом герметизации кабеля.

Пакер собирают и устанавливают следующим образом. Перед спуском оборудования в скважину через якорь, затем через уплотнительный узел, затем через узел герметизации кабеля продевают кабель 3 с разъемом, затем кабель 3 присоединяют к спускаемому оборудованию, например ЭЦН, осуществляют спуск оборудования на необходимом количестве труб, прикрепляют к трубам спускаемый с ними кабель, при этом узлы и детали пакера, через которые пропущен кабель, удерживают на поверхности, затем спуск прерывают, к верхней части (к муфте) спущенной в скважину колонны прикручивают ниппель 48 подгоночного узла, в муфту 47 подгоночного узла вкручивают ствол 1, ориентируют продольный паз 2 в стволе 1 напротив кабеля 3, кабель 3 укладывают в продольный паз 2, на муфту 47 накручивают гайку 49.

Затем монтируют хомут нижний и крышку кабеля 42, сдвигают по кабелю предварительно надетые на него и до этого момента удерживаемые при спуске узлы и детали, надевают на ствол 1 до упора в нижний хомут якорь и уплотнительный узел, на кабель 3 в месте герметизации надевают по крайней мере один эластичный элемент 5, надевают корпус 6, фиксируют винтом 11, входящим в глухое отверстие 18, его положение на стволе 1, вставляют сухари 7, 8 и полукольца 9, накручивают на корпус 6 оправку 24 и гайку 10, тем самым обжимая эластичным элементом 5 в продольном пазу 2 кабель 3.

В подвижное кольцо 36 якоря устанавливают палец 37, совместив его с фигурным пазом 40 ствола 1, накручивают гайку 38 якоря, в якорь вкручивают направляющий винт 39, совместив его с прямым пазом 41 ствола 1, на ствол 1 устанавливают хомут верхний и накручивают муфту 51.

При необходимости к отверстиям 15 технологических каналов, предварительно убрав технологические заглушки 63, монтируют технологические трубопроводы, продолжают спуск колонны труб.

При спуске пакера до места установки гладкие части шлипсов 32 трутся о внутреннюю поверхность скважины, при этом ствол 1 проталкивает якорь, палец 37 которого на этапе спуска находится в коротком участке фигурного паза 40 и упирается в конец короткого участка. Конус 29 не может дойти до шлипсов 32 и расклинить их. При достижении места установки на нужной глубине колонну труб, на которой спускают пакер, приподнимают, при этом якорь из-за трения гладких частей шлипсов 32 о стенки скважины остается стоять на месте, палец 37 двигается по фигурному пазу 40, переходит в его длинный участок. Затем спуск колонны труб возобновляют, якорь продолжает оставаться на месте, но теперь палец 37 не упирается в конец длинного участка фигурного паза 40, позволяя конусу 29 дойти до стоящего на месте якоря и зайти под шлипсы 32. Шлипсы 32 поворачиваются вокруг кольца шлипсов 33 и врезаются зубчатыми участками в стенки скважины. При дальнейшей разгрузке спускаемой колонны эластичные уплотнительные манжеты 25, упираясь в неподвижный теперь конус 29 и опорное кольцо 27, деформируются и герметизируют полости скважины над и под пакером.

Разгрузив колонну на пакер и передав таким образом необходимое усилие для деформации эластичных уплотнительных манжет 25, завершают спуск колонны, монтируют устьевое оборудование.

Сборку пакера с двумя узлами герметизации кабеля осуществляют следующим образом. Перед спуском оборудования в скважину через якорь, затем через уплотнительный узел, затем через нижний узел герметизации кабеля, соединительную муфту и верхний узел герметизации кабеля продевают кабель 3 с разъемом, следуют приведенному выше описанию сборки.

Затем, надев на ствол 1 якорь и уплотнительный узел, на кабель 3 в нижнем месте герметизации надевают по крайней мере один эластичный элемент 5, надевают корпус 58, в отверстия 59 технологических каналов устанавливают трубопроводы 62. Фиксируют установочным винтом 11, входящим в глухое отверстие 61, положение на стволе 1 корпуса 58, вставляют сухари 7, 8 и полукольца 9, накручивают на корпус 58 снизу оправку 24 и сверху нижнюю втулку 56, тем самым обжимая эластичным элементом 5 в продольном пазу 2 кабель 3.

Затем, в верхнем месте герметизации на кабель 3 надевают по крайней мере один эластичный элемент 5, надевают корпус 6, соединяя трубопроводы 62 с отверстиями 15 технологических каналов корпуса 6. Фиксируют винтом 11, входящим в глухое отверстие 18, положение на стволе 1 корпуса 6, вставляют сухари 7, 8 и полукольца 9, накручивают на корпус 6 снизу верхнюю втулку 53 и сверху гайку 10, тем самым обжимая эластичным элементом 5 в продольном пазу 2 кабель 3.

Следуют приведенному выше описанию сборки.

1. Пакер, содержащий ствол, расположенные на стволе узел герметизации кабеля с размещенными в нём технологическими каналами, уплотнительный узел, якорь, расположенный ниже уплотнительного узла, и подгоночный узел, расположенный внизу пакера, отличающийся тем, что наружная поверхность ствола концентрична оси пакера, ствол имеет продольный паз для укладки кабеля, уплотнительный узел жестко связан с узлом герметизации кабеля, жестко закрепленным на стволе, по крайней мере один эластичный элемент, расположенный в продольном пазу ствола на участке, находящемся внутри узла герметизации кабеля, полностью охватывает кабель и уплотняет его в пакере, деформируясь от усилий, прикладываемых к торцевым поверхностям эластичного элемента и направленных навстречу друг другу вдоль оси пакера, передаваемых через полукольца и сухари, входящие в состав узла герметизации, от накручиваемых на корпус гайки и уплотнительного узла, при этом кабель в пазу ствола ниже уплотнительного узла защищен крышкой кабеля, верхний хомут, расположенный над узлом герметизации, нижний хомут, расположенный под якорем, на поверхности ствола выполнены прямой и фигурный пазы для работы якоря, причем оба паза не пересекают продольный паз.

2. Пакер по п. 1, отличающийся тем, что в пакере установлены два узла герметизации кабеля, между узлами герметизации расположена полость, выполненная с возможностью нагнетания в неё опрессовочной жидкости для проверки герметизации кабеля, при этом технологические каналы узлов герметизации соединены трубопроводами.

3. Способ герметизации кабеля в пакере по п. 1, заключающийся в том, что герметизацию осуществляют уплотнением поверхности кабеля внутри пакера по крайней мере одним эластичным элементом без снятия брони кабеля и без использования компаунда, при этом скручивают детали пакера, чем создают осевое усилие деформации эластичного элемента, уплотняющего кабель.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что герметизацию осуществляют уплотнением поверхности кабеля внутри пакера в двух находящихся на расстоянии и разделенных пустой полостью местах.

5. Способ сборки пакера по п. 1 с кабелем, заключающийся в том, что сборку осуществляют предварительным пропусканием кабеля с разъемом через все охватывающие кабель снаружи узлы и детали пакера в очередности, определенной конструкцией и последовательностью сборки пакера, кабель присоединяют к спускаемому оборудованию, осуществляют спуск оборудования на необходимую глубину, при этом узлы и детали пакера, через которые перед спуском пропущен кабель, удерживают на поверхности, спуск прерывают, к верхней муфте спущенной в скважину колонны монтируют подгоночный узел, затем ствол, при этом при помощи подгоночного узла ориентируют кабельный паз в стволе напротив кабеля, кабель укладывают в паз, по кабелю на ствол сдвигают все предварительно надетые узлы и детали, на кабель устанавливают по крайней мере один эластичный элемент, соединяют предварительно надетые и прочие узлы и детали пакера со стволом и между собой, тем самым уплотняют кабель и завершают сборку пакера.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в завершение сборки подсоединяют технологический трубопровод.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что проводят проверку герметичности установки кабеля нагнетанием опрессовочной жидкости в полость между узлами герметизации.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к уплотнительному элементу к гидравлическому надувному пакеру и способу его изготовления. Техническим результатом является повышение надежности конструкции.

Изобретение относится к пакеру механическому упорному. Техническим результатом является повышение надежности.

Изобретение относится к пакерам. Техническим результатом является снижение вероятности возникновения утечек в пакере.

Использование: для определения прохода перемещающегося объекта с помощью мобильного устройства в зоне установки мобильного устройства ниже цементировочной головки.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования, применяемого в нефтегазодобывающей отрасли.

Изобретение относится к водо- и нефтенабухающим эластомерным материалам и может быть использовано при изготовлении резиновых набухающих уплотнительных элементов пакерного оборудования.

Изобретение относится к внутрискважинной системе интенсификации, содержащей скважинную трубчатую конструкцию, расположенную в стволе скважины в пласте и имеющую внутреннюю часть и внутренний диаметр, первый затрубный барьер и второй затрубный барьер для изоляции продуктивной зоны, причем первый затрубный барьер расположен наиболее близко к устью скважины, при этом каждый затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, при этом трубчатая металлическая часть имеет наружную поверхность; разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, а также наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; затрубное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью; прорезь, выполненную в трубчатой металлической части с возможностью впускать текучую среду в упомянутое пространство и имеющую заданный размер прорези, скользящую муфту, имеющую по меньшей мере один профиль и расположенную между двумя затрубными барьерами, а также имеющую закрытое положение и открытое положение, в котором отверстие в скважинной трубчатой конструкции обеспечивает сообщение по текучей среде между внутренней частью скважинной трубчатой конструкции и продуктивной зоной, при этом профиль скользящей муфты расположен на первом расстоянии от прорези затрубного пространства, и отверстие имеет заданный размер отверстия, внутрискважинный инструмент для перевода скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, содержащий корпус инструмента и надувное устройство, выполненное с возможностью надуваться в скважинной трубчатой конструкции для разделения скважинной трубчатой конструкции на первую часть и вторую часть, и по меньшей мере один ключ, выполненный с возможностью зацепления профиля так, что когда надувное устройство надуто и первая часть скважинной трубчатой конструкции находится под избыточным давлением обеспечивается то, что инструмент передвигается вниз по потоку, и ключ вовлекает в движение профиль, что принудительно обеспечивает переход скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, при этом надувное устройство расположено ниже по потоку от прорези второго затрубного барьера так, что затрубное пространство второго затрубного барьера сообщается посредством текучей среды с первой частью скважинной трубчатой конструкции, когда надувное устройство надуто.

Изобретение относится к внутрискважинной системе интенсификации, содержащей скважинную трубчатую конструкцию, расположенную в стволе скважины в пласте и имеющую внутреннюю часть и внутренний диаметр, первый затрубный барьер и второй затрубный барьер для изоляции продуктивной зоны, причем первый затрубный барьер расположен наиболее близко к устью скважины, при этом каждый затрубный барьер содержит трубчатую металлическую часть для установки в качестве части скважинной трубчатой конструкции, при этом трубчатая металлическая часть имеет наружную поверхность; разжимную муфту, окружающую трубчатую металлическую часть и имеющую внутреннюю поверхность, обращенную к трубчатой металлической части, а также наружную поверхность, обращенную к стенке ствола скважины, причем каждый конец разжимной муфты соединен с трубчатой металлической частью; затрубное пространство между внутренней поверхностью разжимной муфты и трубчатой металлической частью; прорезь, выполненную в трубчатой металлической части с возможностью впускать текучую среду в упомянутое пространство и имеющую заданный размер прорези, скользящую муфту, имеющую по меньшей мере один профиль и расположенную между двумя затрубными барьерами, а также имеющую закрытое положение и открытое положение, в котором отверстие в скважинной трубчатой конструкции обеспечивает сообщение по текучей среде между внутренней частью скважинной трубчатой конструкции и продуктивной зоной, при этом профиль скользящей муфты расположен на первом расстоянии от прорези затрубного пространства, и отверстие имеет заданный размер отверстия, внутрискважинный инструмент для перевода скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, содержащий корпус инструмента и надувное устройство, выполненное с возможностью надуваться в скважинной трубчатой конструкции для разделения скважинной трубчатой конструкции на первую часть и вторую часть, и по меньшей мере один ключ, выполненный с возможностью зацепления профиля так, что когда надувное устройство надуто и первая часть скважинной трубчатой конструкции находится под избыточным давлением обеспечивается то, что инструмент передвигается вниз по потоку, и ключ вовлекает в движение профиль, что принудительно обеспечивает переход скользящей муфты из закрытого положения в открытое положение, при этом надувное устройство расположено ниже по потоку от прорези второго затрубного барьера так, что затрубное пространство второго затрубного барьера сообщается посредством текучей среды с первой частью скважинной трубчатой конструкции, когда надувное устройство надуто.

Изобретение относится к гидравлическим якорям пакера. Техническим результатом является упрощение конструкции.

Скважинный инструмент для использования в подземной скважине с обсадной колонной в ней. Скважинный инструмент имеет оправку, клин, шлипсовый блок плашек и предустановленный механизм.

Группа изобретений относится к пакеру, способу герметизации кабеля в пакере, способу сборки пакера с кабелем. Техническим результатом является сокращение трудозатрат на монтаж кабеля в пакере. Пакер содержит ствол, расположенные на стволе узел герметизации кабеля с размещенными в нём технологическими каналами, уплотнительный узел, якорь, расположенный ниже уплотнительного узла, и подгоночный узел, расположенный внизу пакера. Наружная поверхность ствола концентрична оси пакера. Ствол имеет продольный паз для укладки кабеля. Уплотнительный узел жестко связан с узлом герметизации кабеля, жестко закрепленным на стволе. По крайней мере один эластичный элемент, расположенный в продольном пазу ствола на участке, находящемся внутри узла герметизации кабеля, полностью охватывает кабель и уплотняет его в пакере. Эластичный элемент деформируется от усилий, прикладываемых к торцевым поверхностям эластичного элемента и направленных навстречу друг другу вдоль оси пакера, передаваемых через полукольца и сухари, входящие в состав узла герметизации, от накручиваемых на корпус гайки и уплотнительного узла. Кабель в пазу ствола ниже уплотнительного узла защищен крышкой кабеля. Верхний хомут расположен над узлом герметизации, нижний хомут расположен под якорем. На поверхности ствола выполнены прямой и фигурный пазы для работы якоря. Оба паза не пересекают продольный паз. Способ герметизации кабеля в пакере заключается в герметизации кабеля эластичным элементом. Способ сборки пакера с кабелем заключается в пропускании кабеля через узлы и детали пакера в очередности, определенной в конструкции, устанавливают эластичный элемент. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 26 ил.

Наверх