Устройство для герметизации устья скважины
Полезная модель относится к области нефтяной промышленности, в частности к обслуживанию нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением.
Устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус, жестко связанный с гидроцилиндром, расположенный в гидроцилиндре полый поршень, установленный в корпусе уплотнительный элемент, направляющее кольцо, установленное над уплотнительным элементом, с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительньм элементом, и переводник. Полый поршень дополнительно снабжен упором с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом снизу, а корпус дополнительно оснащен регулировочным полым винтом, взаимодействующим через направляющее кольцо с уплотнительным элементом. Полый поршень снизу подперт фиксатором гидроцилиндра, надпоршневая полость которого сообщается с атмосферой. Конические поверхности направляющего кольца и упора полого поршня выполнены с возможностью поджатия уплотнительного элемента снаружи вовнутрь. Спускаемое оборудование сверху оснащено переходной втулкой с заходной фаской и наружной выборкой. Переводник дополнительно оснащен фиксирующим устройством, состоящим из стакана с подпружиненньм фиксатором, выполненным с возможностью взаимодействия с наружной выборкой переходной втулки в крайнем верхнем положении спускаемого оборудования.
Использование предлагаемой конструкции устройства для герметизации устья скважины позволяет снизить материальные затраты на изготовление и обслуживание из-за простоты конструкции, улучшить качество герметизации устья за счет возможности дополнительно во время эксплуатации поджимать уплотнительный элемент с учетом его износа, а также исключить аварийные ситуации при подъеме спускаемого оборудования в крайнем верхнем положении.
Полезная модель относится к области нефтяной промышленности, в частности к обслуживанию нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением.
Известен «Лубрикатор» (ав./св. SU №1816843, Е 21 В 33/03, 47/00, опубл. БИ №19 от 25.05.93 г.), включающий превентор, приемную секцию и уплотнитель, содержащий цилиндрический корпус и уплотняющий элемент геофизического кабеля в виде чередующихся эластичных и металлических колец, при этом металлические и эластичные кольца выполнены с двойной конической поверхностью, причем у эластичных колец вершина конуса направлена к оси корпуса, а у металлических - к его периферии.
Недостатками данной конструкции является необходимость для изоляции геофизического кабеля дополнительного источника давления, для поддержания эластичных колец в поджатом состоянии при изоляции устья, требуется постоянный контроль за состоянием качества изоляции устья для увеличения или уменьшения давления, вырабатываемого дополнительным источником давления, чтобы уменьшить износ эластичных колец и обеспечить качество герметизации геофизического кабеля на устье, не исключается возможность аварийных ситуаций при подъеме спускаемого оборудования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для герметизации устья скважины» (свидетельство на ПМ RU №21930 Е 21 В 33/03, опубл. Бюл. №6 от 27.02.2002 г.), содержащее цилиндрический корпус, жестко связанный с гидроцилиндром, расположенный в гидроцилиндре полый поршень, радиальные каналы для связи с источником давления, установленные в корпусе уплотнительный элемент, направляющие кольца, расположенные над и под уплотнительным элементом и опорную втулку, при этом устройство содержит упор, установленный в верхней части корпуса, причем упор, уплотнительный элемент и направляющие кольца, выполнены разъемными, а уплотнительный элемент имеет поверхности разъема с чередующимися выступами и впадинами, сопрягаемыми между собой и образующие поверхности в форме эллипса, при этом направляющие кольца в месте разъема могут иметь косой срез.
Недостатками данной конструкции являются:
во-первых, сложность конструкции и, как следствие, массивность сложность в изготовлении и обслуживании, что требует больших материальных затрат;
во-вторых, не учитывается износ уплотнительных элементов в процессе работы;
в-третьих, невозможно фиксировать спускаемое оборудование в крайнем верхнем положении, что затрудняет разборку и не исключает аварийные ситуации при подъеме спускаемого оборудования в крайнем верхнем положении (при несвоевременном отключении подъемного механизма может разрушиться устройство или произойти обрыв каната или геофизического кабеля и, как следствие, «потеря» спускаемого оборудования)
Технической задачей предполагаемой полезной модели является: во-первых, снижения материальных затрат за счет упрощения конструкции и простоты в обслуживании, а также повышение качества герметизации, за счет дополнительного поджатия во время эксплуатации уплотнительного элемента, в зависимости от его износа; во-вторых, исключение аварийных ситуаций при подъеме спускаемого в скважину оборудования в крайнем верхнем положении, за счет фиксации его в переводнике.
Поставленная техническая задача решается предлагаемым устройством для герметизации устья скважины, содержащим корпус, жестко связанный с гидроцилиндром, расположенный в гидроцилиндре полый поршень, установленный в корпусе уплотнительный элемент, направляющее кольцо, установленное над уплотнительным элементом, с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом, и переводник.
Новым является то, что полый поршень дополнительно снабжен упором с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом снизу, а корпус дополнительно оснащен регулировочным полым винтом, взаимодействующим через направляющее кольцо с уплотнительным элементом, при этом снизу полый поршень подперт фиксатором гидроцилиндра, надпоршневая полость которого сообщается с атмосферой, причем конические поверхности направляющего кольца и упора полого поршня выполнены с возможностью поджатия уплотнительного элемента снаружи вовнутрь, при этом спускаемое оборудование сверху оснащено переходной втулкой с заходной фаской и наружной выборкой, а переводник дополнительно оснащен фиксирующим устройством, состоящим из стакана с подпружиненным фиксатором, выполненным с возможностью взаимодействия с наружной выборкой переходной втулки в крайнем верхнем положении спускаемого оборудования.
Анализ известных аналогичных решений позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков сходных с отличительными признаками в заявляемом устройстве, т.е. о соответствии заявляемого решения критериям «новизна» и «промышленная применимость».
На Фиг. изображено устройство для герметизации устья скважины в осевом разрезе.
Устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус 1, жестко связанный с гидроцилиндром 2, расположенный в гидроцилиндре полый поршень 3, установленный в корпусе 1 уплотнительный элемент 4, направляющее кольцо 5, установленное над уплотнительным элементом 4, с конической поверхностью 6, взаимодействующей с уплотнительным элементом 4, и переводник 7. Полый поршень 3 дополнительно снабжен упором 8 с конической поверхностью 9, взаимодействующей с уплотнительным элементом 4 снизу. Корпус 1 дополнительно оснащен регулировочным полым винтом 10, взаимодействующим через направляющее кольцо 5 с уплотнительным элементом 4. Снизу полый поршень 3 подперт фиксатором 11 гидроцилиндра 2, надпоршневая полость 12 которого сообщается каналом 13с атмосферой. Конические поверхности 6 и 9 соответственно направляющего кольца 5 и упора 8 полого поршня 3 выполнены с возможностью поджатия уплотнительного элемента 4 снаружи вовнутрь. При этом спускаемое оборудование 14 сверху оснащено переходной втулкой 15 с заходной фаской 16 и наружной выборкой 17. Переводник 7 дополнительно оснащен фиксирующим устройством 18, состоящим из стакана 19 с подпружиненным фиксатором 20, выполненным с возможностью взаимодействия с наружной выборкой 17 переходной втулки 15 в крайнем верхнем положении спускаемого оборудования 14. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнительными кольцами 21 и 22.
Устройство для герметизации устья скважины работает следующим образом:
Геофизический кабель 23 пропускается через устройство с переводником 7, используемым для крепления к устьевой арматуре (на Фиг. не показана). Затем к геофизическому кабелю крепится снизу необходимое спускаемое оборудование 14, которое опускается в скважину (на Фиг. не показана) на небольшую глубину. После чего устройство при помощи переводника 7 герметично крепится на устьевой арматуре. Затем производят предварительное поджатие уплотнительного элемента 4 в корпусе 1 при помощи регулировочного полого винта 10 через направляющее кольцо 5, так как снизу уплотнительный элемент 4 упирается в упор 8 полого поршня 3, который снизу опирается на фиксатор 11 гидроцилиндра 2, благодаря чему исключается излив внутрискважинной жидкости (выделение газа) через уплотнительный элемент 4 во время спуска в требуемый интервал скважины оборудования, прикрепленного к геофизическому кабелю 23. Во время эксплуатации в скважине могут происходить спонтанные или вызванные работой оборудования всплески внутрискважинного давления, которое действует на полый поршень 3, заставляя перемещаться его вверх и поджимая упором 8 уплотнительный элемент 4, благодаря тому, что надпоршневая полость 12 гидроцилинра 2 при помощи канала 13 сообщается с атмосферой. В результате исключается излив внутрискважинной жидкости
(выделение газа) на устье при перепадах внутрискважинного давления. При износе уплотнительного элемента 4 достаточно поджать его регулировочным полым винтом 10 через направляющее кольцо 5, чтобы не нарушать герметизацию устья. Конусные поверхности 6 и 9 направляющего кольца 5 и упора 8 полого поршня 3 соответственно выполнены так, чтобы под их осевом воздействии уплотнительный элемент 4 плотнее обжимал геофизический кабель 23. Геофизический кабель 23 может во время работы оборудования в скважине находиться как в неподвижном, так и в динамичном состоянии относительно устройства. При подъеме скважинного оборудования 14 в крайнем верхнем положении переходная втулка 15 входит в стакан 19 фиксирующего устройства 18, отжимая заходной фаской 16 подпружиненный фиксатор 20 (например, разрезное пружинное кольцо). После чего подпружиненный фиксатор 20 входит в наружную выборку 17, фиксируя спускаемое оборудование 14. При этом стакан 19 принимает на себя осевую нагрузку, в случае не своевременного отключения подъемника, а фиксатор не допускает «потери» спускаемого оборудования 14, в случае обрыва геофизического кабеля 23 в крайнем верхнем положении. Благодаря чему исключаются аварийные ситуации.
Использование предлагаемой конструкции устройства для герметизации устья скважины позволяет снизить материальные затраты на изготовление и обслуживание из-за простоты конструкции, улучшить качество герметизации устья за счет возможности дополнительно во время эксплуатации поджимать уплотнительный элемент с учетом его износа, а также исключить аварийные ситуации при подъеме спускаемого оборудования в крайнем верхнем положении.
Устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус, жестко связанный с гидроцилиндром, расположенный в гидроцилиндре полый поршень, установленный в корпусе уплотнительный элемент, направляющее кольцо, установленное над уплотнительным элементом, с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом, и переводник, отличающееся тем, что полый поршень дополнительно снабжен упором с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом снизу, а корпус дополнительно оснащен регулировочным полым винтом, взаимодействующим через направляющее кольцо с уплотнительным элементом, при этом снизу полый поршень подперт фиксатором гидроцилиндра, надпоршневая полость которого сообщается с атмосферой, причем конические поверхности направляющего кольца и упора полого поршня выполнены с возможностью поджатия уплотнительного элемента снаружи вовнутрь, при этом спускаемое оборудование сверху оснащено переходной втулкой с заходной фаской и наружной выборкой, а переводник дополнительно оснащен фиксирующим устройством, состоящим из стакана с подпружиненным фиксатором, выполненным с возможностью взаимодействия с наружной выборкой переходной втулки в крайнем верхнем положении спускаемого оборудования.
