Герметизатор устья скважины

Предложение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для герметизации труб, полированного штока штангового глубинного насоса на устье скважины.

Герметизатор устья скважины содержит корпус с навернутой на него крышкой, имеющей центральное отверстие, а также уплотнитель, расположенный в полости корпуса. Полость корпуса заглушена снизу посредством кольца, жестко соединенного с корпусом, при этом кольцо оснащено центральным отверстием для прохода герметизируемого объекта (например, полого штока штангового глубинного насоса). На нижнем конце корпуса выполнена резьба для соединения герметизатора устья скважины с верхним фланцем устьевой арматуры.

Уплотнитель снаружи оснащен стаканом. На стакан в нижней части полости корпуса снизу установлена нижняя пара, внутренней и наружной втулок, а в верхней части полости корпуса установлена верхняя пара внутренней и наружной втулок, которые оснащены взаимообращенными конусными поверхностями, находящимися в постоянном контакте друг с другом. Наружные втулки обеих пар подпружинены посредством пружины друг относительно друга.

Стакан и внутренние втулки обеих пар выполнены сборными, состоящими из плашек, размещенных равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия пружины в радиальное сжатие уплотнителя по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом. Центральные отверстия крышки и корпуса снабжены кольцевыми выборками, в которых размещены соответственно сменные кольца. Сменные кольца выполнены, например, из фторопласта или бронзы.

Сменные кольца находятся в постоянном контакте с герметизируемым объектом, и предназначены для предварительно очистки наружной поверхности герметизируемого объекта от шлама, грязи перед непосредственной герметизацией последнего в уплотнителе устройства.

Предлагаемый герметизатор устья скважины обладает простой конструкцией, а повышение качества герметизации связанно с возможностью регулируемого радиально сжатия уплотнителя, а долговечность работы устройства связана с исключением попадания шлама грязи на внутреннюю поверхность уплотнителя и как следствие снижению износа последнего.

2 илл. на 1 л.

Предложение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для герметизации труб, полированного штока штангового глубинного насоса на устье скважины.

Известен герметизатор устьевой (патент на полезную модель RU №46295, МПК 7 Е21В 33/03, опубл. БИ №18 от 27.06.2005 г.), включающий корпус с центральным сквозным каналом для пропуска труб с техническим оборудованием, эластичный герметизирующий элемент, рабочую гидравлическую камеру в виде кольцевой полости между корпусом и герметизирующим элементом, заполненную рабочим агентом. Герметизатор устьевой дополнительно снабжен ограничителем давления при проталкивании муфт, выполненным в виде гидроцилиндра с подпружиненным поршнем, разделяющим гидроцилиндр на две полости, причем полость гидроцилиндра с пружиной соединена с устьем скважины, а другая полость связана гидравлическим каналом с кольцевой полостью. Источник гидравлического питания выполнен в виде гидроцилиндра с ручным приводом, штоковая полость которого соединена с устьем скважины, а герметизирующий элемент выполнен из двух цилиндрических элементов, расположенных соосно, причем внутренний элемент является съемным.

Недостатками этого устьевого герметизатора являются:

- сложность изготовления и сборки, поскольку требуется определенная подгонка и совмещение ответных узлов и деталей;

- уплотнитель имеет сложную фигурную форму и для его изготовления требуется специальная пресс-формы достаточно сложной конструкции.

Наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату является герметизатор устья скважины (патент RU №2232253, МПК 7 Е21В 33/03, опубл. БИ №19 от 10.07.2004 г.), содержащий корпус с крышкой, силовой цилиндр с расположенным в корпусе полым штоком и поршнем, разделяющим его на ближнюю и дальнюю от крышки рабочие полости, и уплотнитель, расположенный в полости корпуса между крышкой и полым штоком, при этом полый шток снабжен продольными плунжерами, установленными в выполненных в этом штоке сквозных отверстиях, которые соединяют дальнюю от крышки рабочую полость силового цилиндра и полость корпуса, в которой расположен уплотнитель, при этом продольные плунжеры снабжены ограничителями их перемещения

в сторону, противоположную уплотнителю, и выполнены с возможностью выдвижения из сквозных отверстий полого штока и выталкивания изношенного уплотнителя из корпуса для замены на новый.

Недостатками данной конструкции устройства являются:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

во-вторых, сжатие уплотнителя происходит за счет осевой нагрузки на его торцы, а это не обеспечивает равномерного охвата уплотнителем уплотняемого объекта (трубы) по всей площади контакта, что снижает качество герметизации герметизатора устья скважины;

в-третьих, в процессе работы устройства, находящаяся на поверхности уплотняемого объекта (трубы) грязь, шлам, в следствии постоянного перемещения трубы попадают на внутреннюю поверхность уплотнителя, вызывая интенсивный износ последнего и снижая долговечность работы устройства в целом.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции герметизатора устья скважины, а также повышение качества герметизации и долговечности его работы.

Указанная техническая задача решается предлагаемым герметизатором устья скважины, содержащим корпус с навернутой на него крышкой с центральным отверстием, уплотнитель, расположенный в полости корпуса.

Новым является то, что полость корпуса заглушена снизу и оснащена центральным отверстием для прохода герметизируемого объекта, при этом центральные отверстия крышки и корпуса снабжены кольцевыми выборками, в которых размещены сменные кольца, контактирующие с герметизируемым объектом, причем уплотнитель снаружи оснащен стаканом, при этом на стакан в полости корпуса снизу и сверху установлена пара внутренней и наружной втулок, которые оснащены взаимообращенными конусными поверхностями, находящимися в постоянном контакте друг с другом, причем наружные втулки обеих пар подпружинены друг относительно друга, при этом стакан и внутренние втулки выполнены сборными, состоящими из плашек, размещенных равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия пружины в радиальное сжатие уплотнителя по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом.

На фигуре 1 изображен продольный разрез предлагаемого герметизатора устья скважины.

На фигуре 2 изображено сечение А-А предлагаемого герметизатора устья скважины.

Герметизатор устья скважины (см. фиг.1) содержит корпус 1 с навернутой на него крышкой 2, имеющей центральное отверстие 3, а также уплотнитель 4, расположенный в полости 5 корпуса 1.

Полость 5 корпуса 1 заглушена снизу посредством кольца 6, жестко соединенного с корпусом 1, при этом кольцо 6 оснащено центральным отверстием 7 для прохода герметизируемого объекта 8 (например, полого штока штангового глубинного насоса). Кольцо 6 и корпус 1 выполнены в виде единой детали. На нижнем конце корпуса 1 выполнена резьба 9 для соединения герметизатора устья скважины с верхним фланцем устьевой арматуры (на фиг.1 и 2 не показано).

Уплотнитель 4 снаружи оснащен стаканом 10. На стакан 10 в нижней части полости 5 корпуса 1 снизу установлена нижняя пара, внутренней 11 и наружной 12 втулок, а в верхней части полости 5 корпуса 1 установлена верхняя пара внутренней 13 и наружной 14 втулок, которые оснащены взаимообращенными конусными поверхностями 15 и 16, а также 17 и 18 соответственно, находящимися в постоянном контакте друг с другом.

Наружные втулки 12 и 14 обеих пар подпружинены посредством пружины 19 друг относительно друга.

Стакан 10 и внутренние втулки 11 и 13 обеих пар выполнены сборными, состоящими из плашек, размещенных равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия пружины 19 в радиальное сжатие уплотнителя 4 по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом 8.

Центральные отверстия 3 и 7, соответственно крышки 2 и корпуса 1 снабжены кольцевыми выборками 20 и 21, в которых размещены соответственно сменные кольца 22 и 23. Сменные кольца 22 и 23 выполнены, например, из фторопласта или бронзы.

Сменные кольца 22 и 23 должны находиться в постоянном контакте с герметизируемым объектом 8, и предназначены для предварительно очистки наружной поверхности герметизируемого объекта 8 от шлама, грязи перед непосредственной герметизацией последнего в уплотнителе 4 устройства.

Герметизатор устья скважины работает следующим образом.

Перед эксплуатацией герметизатора устья скважины производят его сборку на устье скважины (на фиг.1 и 2 не показано). Для этого сначала в кольцевую выборку 20 корпуса 1 (см. фиг.1) устанавливают сменное кольцо 22, после чего корпус 1 резьбой 9 вворачивают в верхний фланец устьевой арматуры (на фиг.1 и 2 не показано), затем пропускают герметизируемый объект 8 сквозь центральное отверстие 7 кольца 6 корпуса 1. Затем надевают уплотнитель 4 на герметизируемый объект 8 и устанавливают уплотнитель 4 в полость 5 корпуса 1.

Далее равномерно по наружному диаметру уплотнителя 4 в полость 5 корпуса 1 до упора в кольцо 6 (см. фиг.1) устанавливают стакан 10 (см. фиг.2), выполненный сборным в виде плашек (например, четырех плашек).

Затем на стакан 10 в нижнюю часть полости 5 корпуса 1 устанавливают нижнюю пару внутренней 11 и наружной 12 втулок. При этом сначала внутреннюю втулку 11, также как и стакан 10 выполненную сборной в виде плашек (например, четырех плашек) устанавливают до упора нижним торцом в кольцо 6 корпуса 1, причем каждая плашка внутренней втулки 11 должна перекрывать зазор 24 (см. фиг.2) между соседними плашками стакана 10. Далее на внутреннюю втулку 11 устанавливают наружную втулку 12 до взаимодействия ее конусной поверхности 16 с конусной поверхностью 15 нижней втулки 11. После этого на верхний торец верхней втулки 12 устанавливают пружину сжатия 19.

Затем на стакан 10 (см. фиг.1) в верхнюю часть полости 5 корпуса 1 устанавливают верхнюю пару внутренней 13 и наружной 14 втулок.

При этом сначала наружную втулку 14 устанавливают на пружину сжатия 19, а затем на стакан 10 устанавливают внутреннюю втулку 13, также как стакан 10, выполненную сборной в виде плашек (например, четырех плашек), причем каждая плашка внутренней втулки 13 должна перекрывать зазор 20 (см. фиг.2) между соседними плашками стакана 10.

Внутреннюю втулку 13 (см. фиг.1) устанавливают до упора ее конусной поверхности 17 в конусную поверхность 18 наружной втулки 14. Далее в кольцевую выборку 21 крышки 2 устанавливают сменное кольцо 23. После чего крышку 2 с центральным отверстием 3 продевают сквозь герметизируемый объект 8 и наворачивают крышку 2 на корпус 1, при этом крышка 2 воздействует на верхний торец внутренней втулки 13, вызывая сжатие пружины 19.

Осевое усилие сжатия пружины 19 передается через взаимообращенные конусные поверхности 13 и 14 нижней пары внутренней 11 и наружной 12 втулок, а также через взаимообращенные конусные поверхности 17 и 18 нижней пары внутренней 13 и наружной 14 втулок на стакан 10, при этом зазоры 25 между плашками внутренней втулки 11 и зазоры 24 между плашками стакана 10 смыкаются, что вызывает радиальное сжатие внутрь уплотнителя 4 по всей площади контакта с герметизируемым объектом 8.

Сменные кольца 22 и 23, установленные соответственно в кольцевых выборках крышки 2 и кольца 6 корпуса 1, благодаря контакту с герметизируемым объектом 8 позволяют предварительно очищать от грязи и шлама поверхность последнего перед его попаданием в уплотнитель 4 в любом осевом направлении (вверх/вниз). При износе сменных

колец 22 и 23, то есть отсутствии взаимодействия контакта по всей площади с герметизируемым объектом 8 производят их замену.

Усилие сжатие пружины 15 зависит от степени заворота крышки 2 в корпус 1, чем больше завернута крышка 2 корпус 1, тем больше усилие сжатия пружины и тем выше степень герметизации герметизируемого объекта 8 в процессе его перемещения. Кроме того, радиальное усилие сжатия, действующее на уплотнитель 4, позволяет ему сохранять герметичность, в случае если герметизируемый объект 8 имеет канавки, рытвины, глубокие царапины на наружной поверхности.

Предлагаемый герметизатор устья скважины обладает простой конструкцией, а повышение качества герметизации связанно с возможностью регулируемого радиально сжатия уплотнителя, а долговечность работы устройства связана с исключением попадания шлама грязи на внутреннюю поверхность уплотнителя и как следствие снижением износа последнего.

Герметизатор устья скважины, содержащий корпус с навернутой на него крышкой с центральным отверстием, уплотнитель, расположенный в полости корпуса, отличающийся тем, что полость корпуса заглушена снизу и оснащена центральным отверстием для прохода герметизируемого объекта, при этом центральные отверстия крышки и корпуса снабжены кольцевыми выборками, в которых размещены сменные кольца, контактирующие с герметизируемым объектом, причем уплотнитель снаружи оснащен стаканом, при этом на стакан в полости корпуса снизу и сверху установлена пара внутренней и наружной втулок, которые оснащены взаимообращенными конусными поверхностями, находящимися в постоянном контакте друг с другом, причем наружные втулки обеих пар подпружинены друг относительно друга, при этом стакан и внутренние втулки выполнены сборными, состоящими из плашек, размещенных равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия пружины в радиальное сжатие уплотнителя по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом.