EA000550B1

EA000550B1 - Составные основные и вспомогательные уплотнения с контактирующими выпуклыми поверхностями

Info

Publication number: EA000550B1
Application number: EA199800001A
Authority: EA
Inventors: Филип И. Абрамс; Ричард Шеферд; Джастин Р. Хавкес
Original assignee: Эксксон Продакшн Ресерч Компани
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1999-10-28
Also published as: EA199800001A1; NO975667D0; EP0830531A1; MX9709625A; NO975667L; CN1187238A; US5584489A; CA2220189C; JPH10508366A; AU6111096A; AU701888B2; BR9608546A; KR19990022321A; WO1996041091A1; KR100268025B1; CN1093235C; TW321703B; EP0830531A4; JP3078018B2; CA2220189A1

Description

Настоящее изобретение относится к составным уплотнениям. В другом аспекте настоящее изобретение относится к составным уплотнениям, предназначенным для герметизации кольцевых пространств или для применения в качестве Т-образных уплотнений. В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к составным уплотнениям, предназначенным для применения в подземных скважинах. В дополнительном аспекте настоящее изобретение относится к составным уплотнениям, предназначенным для применения при заканчивании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. В другом аспекте настоящее изобретение относится к многокомпонентным составным уплотнениям, предназначенным для применения при заканчивании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин, в которых составные уплотнения содержат уплотнительные и дублирующие элементы.

2. Описание родственной области техники

Уплотнительные системы стали важным компонентом при заканчивании и эксплуатации углеводородных скважин. При традиционном заканчивании нисходящих скважин, на концах лифтовой колонны для герметизации кольцевого пространства между лифтовой и обсадной колоннами от добываемых углеводородов, используют трубные пакеры и составные уплотнения. Поскольку добычу нефти и газа стали осуществлять при более высоких температурах и давлениях, для таких условий был разработан другой узел заканчивания скважин, который может быть использован вместе с трубными пакерами или вместо них. В таком узле используют полированное приемное гнездо, составляющее неотъемлемую часть эксплуатационной обсадной колонны.

В составных уплотнениях для законченных и эксплуатационных углеводородных скважин доминируют главным образом шевронные уплотнительные элементы. По своей природе шевронные уплотнительные элементы обеспечивают только косвенное уплотнение. Таким образом, для обеспечения уплотнения от давлений, действующих в скважине в направлении снизу вверх и сверху вниз, как правило, необходимо использовать одну пару или более шевронных уплотнительных элементов, ориентированных под углом 180 градусов.

На предшествующем уровне техники для улучшения эксплуатационных характеристик составного уплотнения было сделано много попыток.

В патенте США № 4473231, выданном 25 сентября 1984 г. Тилтону и др., описано уплотнение подвижного соединения для подземной скважины. Это уплотнение подвижного соединения содержит V-образные или шевронные эластомерные уплотнительные элементы, а также дополнительно имеет дублирующий элемент на каждой стороне шевронного уплотнения.

В патенте США № 4406469, выданном 27 сентября 1983 г. Аллисону, описано множество, смежных друг к другу V-образных или шевронных уплотнительных элементов. Дублирующие элементы расположены на каждой стороне этого множества.

В заявке на патент Великобритании № GB 2202283А, опубликованной 21 сентября 1988 г., описан уплотнительный блок, имеющий пять кольцеобразных уплотнительных элементов, причем наиболее удаленными от середины каждого блока являются металлические прокладки, между которыми расположено два шевронных уплотнительных элемента и вязаный металлический сетчатый элемент, предназначенный для исключения экструзии уплотнительных элементов.

Несмотря на множественность составных уплотнений предшествующего уровня техники, существует потребность в усовершенствованных составных уплотнениях.

Другой потребностью в этой области техники является необходимость усовершенствованного кольцевого и составного уплотнения.

Еще одной потребностью при заканчивании и эксплуатации углеводородных скважин является усовершенствованное кольцевое составное уплотнение.

Дополнительной потребностью в области заканчивания и эксплуатации углеводородных скважин является двунаправленное кольцевое составное уплотнение.

Эти и другие потребности, существующие в этой области техники, станут очевидны квалифицированному специалисту из приводимого ниже описания, содержащего формулу изобретения и сопроводительные чертежи.

Краткое описание настоящего изобретения

Целью настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного составного уплотнения.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованного кольцевого составного уплотнения.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение двунаправленного кольцевого составного уплотнения.

Эти и другие потребности станут очевидны квалифицированному в этой области техники специалисту из описания, содержащего формулу изобретения и сопроводительные чертежи.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивается составное уплотнение, предназначенное для применения в подземной скважине для герметизации кольцевого пространства между эксплуатационной обсадной колонной и лифтовой (насосно-компрессорной) колонной. Это составное уплотнение, как правило, содержит верхний и нижний стопоры, расположенные на лифтовой колонне и ограничивающие кольцеобразное гнездо уплотнения или кольцевой канал уплотнения, которое открывается в кольцевое пространство, и расположено смежно полированной поверхности полированного приемного гнезда. Составное уплотнение содержит также кольцевое основное уплотнение, расположенное в кольцевом гнезде уплотнения, имеющее определенную форму поперечного сечения. Предпочтительно, чтобы форма поперечного сечения имела конфигурацию окружности, овала или эллипса. Составное уплотнение дополнительно содержит также два кольцевых вспомогательных уплотнения, расположенных в гнезде и опирающихся на выпуклые части основных уплотнений.

В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивается составное уплотнение, предназначенное для уплотнения кольцевого пространства между внутренним и наружным трубопроводом, которое, как правило, содержит кольцевое основное уплотнение, расположенное в кольцевом пространстве, имеющее форму поперечного сечения, которая имеет верхнюю выпуклую часть и нижнюю выпуклую часть. Предпочтительно, чтобы форма поперечного сечения основного уплотнения имела конфигурацию окружности, овала или эллипса. Составное уплотнение содержит также кольцевое вспомогательное уплотнение, расположенное в кольцевом пространстве и опирающееся на выпуклую часть основного уплотнения.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения обеспечивается составное уплотнение, предназначенное для уплотнения канала между первой подложкой и второй подложкой, которое, как правило, содержит основное уплотнение, расположенное в канале, имеющее форму поперечного сечения, которая имеет верхнюю выпуклую часть и нижнюю выпуклую часть. Предпочтительно, чтобы основное уплотнение имело круглое, овальное или эллиптическое поперечное сечение. Составное уплотнение дополнительно содержит вспомогательное уплотнение, расположенное в канале и опирающееся на выпуклую часть основного уплотнения.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - поперечный разрез узла 100 заканчивания ствола скважины, на котором показана лифтовая (насосно-компрессорная) колонна 140, эксплуатационная обсадная колонна 130, кольцевое пространство 115 между лифтовой колонной 140 и обсадной колонной 130, и составное уплотнение 110.

Фиг. 2 - поперечный разрез одного варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показан узел 200 заканчивания ствола скважины, содержащий лифтовую колонну 1 40, эксплуатационную обсадную колонну 130, кольцевое пространство 115 между лифтовой колонной 140 и обсадной колонной 130, и составное уплотнение 210, соответствующее настоящему изобретению.

Фиг. 3 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, иллюстрируемого на фиг. 2, на котором показаны основное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 4 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное широкое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 5 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное высокое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 6 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное удлиненное овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 7А, 7В и 7С - неограничивающие примеры приемлемых форм вспомогательного уплотнения 202, соответствующего настоящему изобретению.

Фиг. 8 - увеличенное изображение другой альтернативной конфигурации уплотнительного блока 203, на котором показаны основное широкое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 9 - увеличенное изображение еще одной альтернативной конфигурации уплотнитель ного блока 203, на котором показаны основное высокое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 1 0 - схематическое изображение испытательной установки 400, которая содержит автоклав 402 с полированным каналом и оправкой 423, расположенной в центре и совершающей возвратно-поступательные движения, имеющий два местоположения 427 и 429 уплотнительного блока и зону 405 высокого давления, расположенную между ними.

Подробное описание нстоящего изобретения

Перед описанием настоящего изобретения сначала делается ссылка на фиг. 1 , на которой показан шевронный уплотнительный блок, соответствующий предшествующему уровню техники.

На фиг. 1 иллюстрируется поперечный разрез узла 1 00 заканчивания ствола скважины, на котором показана лифтовая (насоснокомпрессорная) колонна 1 40, эксплуатационная обсадная колонна 130, кольцевое пространство 115 между лифтовой колонной 1 40 и обсадной колонной 130 и составное уплотнение 110. Составное уплотнение 110 присоединено к концу лифтовой колонны 140 и содержит множество шевронных уплотнительных элементов 105, показанных расположенными в уплотнительном гнезде 120 в кольцевом пространстве 115 между обсадной колонной 130 и лифтовой колонной 140. Два или более смежных уплотнительных элемента 105 образуют уплотнительный блок. Прокладки 118 отделяют блоки уплотнительных элементов 105 друг от друга. Верхние уплотнительные кольцевые стопоры 141 и нижние уплотнительные кольцевые стопоры 142 лифтовой колонны 1 40 помогают удерживать уплотнительные элементы 105. Обсадная колонна 130 содержит область 135 полированного приемного гнезда, имеющую полированную поверхность 135А, вдоль которой перемещаются уплотнительные элементы 105.

В таком полированном приемном гнезде составное уплотнение 110 может двигаться в осевом направлении вдоль полированной поверхности 135 А. Гладкая полированная поверхность 135А обеспечивает получение плотного контакта с составным уплотнением 110, изолируя, благодаря этому, кольцевое пространство 115 от добываемых текучих сред.

На фиг. 2 показан один вариант осуществления настоящего изобретения. Изображение, приведенное на фиг. 2, аналогично изображению на фиг. 1 за исключением того, что в варианте воплощения, показанном на фиг. 2 используют уплотнительные элементы, соответствующие настоящему изобретению. В приведенном ниже описании термины верхний и нижний, верхняя часть и нижняя часть и аналогичные выражения используют для различения одной стороны составного уплотнения от другой. Однако квалифицированным в этой области техники специалистам будет понятно, что использование этих терминов не ограничивает настоящее изобретение ситуациями, в которых имеет место вертикальная ориентация. Настоящее изобретение может быть фактически использовано для любой требуемой ориентации.

На фиг. 2 иллюстрируется поперечный разрез одного варианта осуществления настоящего изобретения, на котором показан узел 200 заканчивания ствола скважины, содержащий лифтовую колонну 140, эксплуатационную обсадную колонну 130, кольцевое пространство 115 между лифтовой колонной 140 и обсадной колонной 130, и составное уплотнение 210, соответствующее настоящему изобретению. Составное уплотнение 210 присоединено к концу лифтовой колонны 140. Составное уплотнение 21 0 содержит множество основных уплотнений 205, имеющих круглые поперечные сечения, соединенные посредством вспомогательных уплотнений 202, имеющих волнистые поверхности, показанных расположенными в уплотнительном гнезде 1 20 в уплотнительном пространстве 115 между обсадной колонной 130 и лифтовой колонной 1 40. В показанном варианте осуществления каждый из множества уплотнительных блоков 203 образован посредством основных уплотнений 205, соединенных посредством вспомогательных уплотнений 202. Дублирующие элементы 218 отделяют уплотнительные блоки друг от друга. Уплотнительный кольцевой верхний стопор 1 41 и уплотнительный кольцевой нижний стопор 1 42 лифтовой колонны 1 40 помогают удерживать элементы 202, 205 и 21 8 уплотнительных блоков в уплотнительном гнезде 120. Обсадная колонна 130 имеет область 135 полированного приемного гнезда, вдоль которой перемещаются уплотнительные блоки 203.

В таком полированном приемном гнезде составное уплотнение 110 может двигаться в осевом направлении вдоль полированной поверхности 135А. Гладкая полированная поверхность 135А обеспечивает получение плотного контакта с составным уплотнением 110, изолируя, благодаря этому, кольцевое пространство 115 от добываемых текучих сред и исключая необходимость использования традиционного трубного пакера.

Фиг. 3 - увеличенное поперечное сечение уплотнительного блока 203, иллюстрируемого на фиг. 2, на котором показаны основное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218. Линия 250 является осевой линией (то есть линией, проходящей через среднюю точку в радиальном направлении) между лифтовой колонной 140 и полированным приемным гнездом 135.

Основное уплотнение 205 имеет верхнюю поверхность 215, которая имеет контакт с верхним вспомогательным уплотнением 202, и нижнюю поверхность 225, которая имеет контакт с нижним вспомогательным уплотнительным элементом 202. В практике применения настоящего изобретения форма поперечного сечения основного уплотнения 205 может быть любой конфигурации при условии, что каждая из поверхностей 215 и 225 содержит, по меньшей мере, одну выпуклую часть, через которую проходит осевая линия 250, для опоры на верхнее и нижнее вспомогательные уплотнения, соответственно. Осевая линия 250 может быть представлена проходящей в окружном направлении и образующей кольцо в кольцевом пространстве между составным уплотнением 210 и полированным приемным гнездом 135.

Хотя и предпочтительно, но не обязательно, чтобы осевая линия 250 проходила через центры выпуклой части поверхностей 215 и 225, необходимо только, чтобы осевая линия 250 пересекала только некоторую часть этой выпуклой части. В показанном варианте осуществления настоящего изобретения форма поперечного сечения основного уплотнения 205 имеет конфигурацию окружности, которая обеспечивает поверхности 215 и 225 с выпуклыми частями 216 и 226 для опоры на вспомогательные уплотнения 202.

Поверхности 215 и 225 могут иметь любую приемлемую форму при условии, что эта форма имеет, по меньшей мере, одну выпуклую часть, через которую проходит осевая линия 250, для опоры на верхнее и нижнее вспомогательные уплотнения. Осевая линия 250 безусловно проходит так, чтобы образовывать кольцо в узле 200 заканчивания.

Не обязательно, чтобы поверхности 215 и 225 были одной формы. Примеры пригодных форм поверхностей 215 и 225 включают в себя криволинейную, волнистую и синусоидальную конфигурации, а также части окружностей, овалов или эллипсов.

Основное уплотнение 205 может быть любой приемлемой формы при условии, что эта форма перекроет кольцевое пространство между лифтовой колонной 140 и полированным приемным гнездом 135 , по меньшей мере, будучи сжатым при приложении давления, но предпочтительно даже не будучи под давлением, и при условии, что поверхности 215 и 225 имеют, по меньшей мере, одну выпуклую часть, через которую проходит осевая линия 250, для опоры на вспомогательные уплотнения. Неограничивающие примеры пригодных форм основного уплотнительного элемента 205 включают в себя окружность, овал и эллипс.

Вспомогательные уплотнения 202 имеют поверхность 212 для опоры на основное уплотнение 205. Вспомогательное уплотнение 202 может быть любой приемлемой формы при условии, что эта форма имеет, по меньшей мере, одну выпуклую часть, через которую проходит осевая линия 250, для опоры на основное уплотнение 205. Кроме того, вспомогательное уплотнение 202 должно перекрывать кольцевое пространство 115 между лифтовой колонной 140 и полированным приемным гнездом 135, по меньшей мере, будучи сжатым при приложении давления, но предпочтительно даже не будучи под давлением.

Поверхность 212 вспомогательного уплотнения 202 может быть любой формы, включая вогнутую, выпуклую, плоскую или любое их сочетание. Предпочтительно, чтобы поверхность 212 имела выпуклую часть 222 для контактного взаимодействия с выпуклыми частями 216 или 226 основного уплотнения 205. Примеры пригодных форм для поверхности 21 2 включают в себя криволинейную, волнистую и синусоидальную конфигурации, а также части окружностей, овалов и эллипсов.

Предпочтительно, чтобы поверхность 212 имела волнистую форму. В доказанном варианте осуществления настоящего изобретения, поверхность 212 имеет выпуклую часть 222 и вогнутую часть 223. Помимо того, что показано на фиг. 3, другие неограничивающие примеры пригодных форм поперечного сечения для вспомогательного уплотнения 202 включают в себя окружность, овал и эллипс.

На фиг. 4-6, 8 и 9, на которых аналогичными ссылочными номерами указаны аналогичные элементы, приведены неограничивающие примеры пригодных форм поперечного сечения для основного уплотнения 205.

Фиг.4 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное широкое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг.5 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное высокое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг.6 - увеличенное изображение уплотнительного блока 203, на котором показаны основное удлиненное овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Фиг. 9 - увеличенное изображение еще одной альтернативной конфигурации уплотнительного блока 203, на котором показаны основное высокое овальное уплотнение 205, вспомогательное уплотнение 202 и дублирующий элемент 218.

Помимо форм поперечного сечения вспомогательного уплотнения 202, показанных на фиг. 3-6, на фиг. 7А, 7В и 7С иллюстрируются вспомогательные неограничивающие примеры пригодных форм для вспомогательного уплотнения 202.

Поскольку форма дублирующих элементов 21 8 для настоящего изобретения не имеет важного значения, может быть использована любая приемлемая форма.

Очевидно, что основное уплотнение 205, вспомогательные уплотнения 202, и дублирующий элемент 21 8 могут быть выполнены из любого приемлемого материала, пригодного для применения в окружающей среде, в которых используют уплотнительное устройство. Такие материалы включают в себя металлы, а также полный набор эластомерных, термопластичных и термореактивных материалов, которые обеспечат нужные химические и механические свойства. Неограничивающие примеры таких приемлемых материалов включают в себя тетрафторэтилен, пропилен, полиэтеретеркетон, политетрафторэтилен.

Примеры

Используемые испытательная установка и технология проведения испытаний описаны в общем в ОТС № 7333, Факторы, оказывающие влияние на уплотнение подвижного соединения в условиях эксплуатации скважин при высоких температурах и давлениях, П. И. Абрамс и др., 25th Offshore Technology Conference, May 3-6, 1993, pp.685-693, и в статье Практический способ оценки уплотнений подвижных соединений в окружающей среде высокосернистого газа, П. И. Абрамc и др., SPE Production Engineering, August 1900, pp. 217-220, включенных в эту заявку ссылкой.

Испытательная установка является средством тестирования уплотнительного блока подвижного соединения при максимальных температуре 250°С (482°F) и давлении 103 МПа (15000 фунт/кв.дюйм), пригодным для текущего контроля в реальном масштабе времени характеристик уплотнения в множестве испытательных текучих сред газ/жидкость, включающих в себя смеси, содержащие сернистый водород.

На фиг. 10 показано схематическое изображение испытательной установки 400, которая содержит автоклав 402 с полированным каналом и оправкой 423, расположенной в центре и совершающей возвратно-поступательные движения, имеющий два местоположения 427 и 429 уплотнительного блока и зону 405 высокого давления, расположенную между ними. Два местоположения уплотнительного блока указаны как западный блок 427 и восточный блок 429 на противоположных концах оправки 423.

Испытательная установка 400 дополнительно содержит регулятор 411 температуры, входной газопровод 408, входной трубопровод 409 для жидкости и регулятор/клапан 416 давления и смешивания. Датчики контролируют температуру, давление (на обеих сторонах каждого уплотнительного блока) и усилия, генерируемые в процессе движения оправки, причем выходные данные датчиков локально отображаются в реальном масштабе времени и непрерывно регистрируются при использовании автоматизированной каротажной системы.

В процессе тестирования, жидкости или газы испытательной среды вводят в зону 405 высокого давления, расположенную между положениями 427 и 429 тестирования уплотнительного блока. Испытательное давление прикладывали к испытательной среде через посредство бустерного насоса и герметичной камеры. Утечку измеряли через посредство увеличения давления в областях 431 и 432. Для управления поршневым двигателем 425, который приводит в движение оправку 423, совершающую возвратно-поступательное движение внутри сосуда 402, используют устройство 422 управления двигателем. Как показано на фиг. 10, фланец 418 соединяет поршневой двигатель 425 с динамометрическим элементом 430.

Ниже приведены основные условия испытаний.

Уплотнительные блоки совершали возвратно-поступательные движения на оправке в испытательном сосуде при температурах до 200°С (392°F) и при давлениях до 103 МПа (15000 фунт/кв.дюйм) в зоне 405. Уплотнительный блок непрерывно совершал 6300 циклов возвратно-поступательного движения (предполагается, что 6300 циклов соответствует десятилетнему сроку службы уплотнительного блока) или до первого отказа уплотнительного блока. В качестве испытательной среды, как правило, использовали смесь газообразного метана и воды.

Для прямого сравнения обычных шевронных уплотнительных блоков с конструкциями, соответствующими настоящему изобретению, во всех испытаниях использовали одинаковые материалы, которые были следующими:

Основное уплотнение: эластомер Aflas® (тетрафторэтилен/пропилен);

Вспомогательное уплотнение: политетрафторэтилен, армированный стекловолокном (1 2% стекловолокна), известный также как Теflon®

Дублирующий элемент: полиэтеретеркетон, армированный углеродным волокном.

Вышеуказанные блоки будут указываться ниже как блоки АТП (Aflas®, ТеfIon®, полиэтеретеркетон).

(Aflas®- торговая марка компании Asahi Glass Company, а ТеfIon®- торговая марка компании DuPont Company.)

В процессе осуществления программы испытаний осуществляли прямое сравнение скорости утечки двух блоков АТП при температуре 200°С (392°F) и при давлении 103 МПа (15000 фунт/кв.дюйм). Утечку в зависимости от скоростей движения уплотнения измеряли для обычного V-образного или шевронного уплотнительного блока АТП и для кольцевого уплотнительного блока АТП, соответствующего настоящему изобретению, при использовании плоского дублирующего элемента для вспомогательного уплотнения.

Оценивали также эксплуатационные качества кольцевого уплотнительного блока АТП с изогнутой поверхностью и кольцевого уплотнительного блока АТП с волнистой поверхностью, соответствующих настоящему изобретению, при температуре 200°С (392°F) и при давлении 103 МПа (15000 фунт/кв.дюйм) в смеси метан/вода. Кольцевой уплотнительный блок АТП с волнистой поверхностью выдержал 8500 циклов возвратно-поступательного движения без разрушения и без утечки, в то время как стандартный шевронный уплотнительный блок АТП разрушился после 5000 циклов.

Результаты описанных выше испытаний представлены в приведенной ниже таблице 1 , в которой показаны утечки уплотнения в зависимости от скоростей движения уплотнения. Данные, приведенные в таблице 1 , ясно показывают, что кольцевые уплотнительные блоки АТП имеют много меньшую скорость утечки, как правило в десять раз, чем стандартный шевронный уплотнительный блок АТП. Кроме того, среди кольцевых уплотнительных блоков, вол11 нистое вспомогательное уплотнение уплотняет нение, которое уплотняет лучше, чем плоское лучше, чем изогнутое вспомогательное уплот- вспомогательное уплотнение.

Таблица 1

Скорости утечек, установленные при различных скоростях движения уплотнения при температуре 200°С (392°F) и при давлении 103 МПа (15000 фунт/кв. дюйм) в смеси метан/вода

Циклы	Скорости (дюйм/мин)	Шевронное уплотнение блока АТП (дюйм³/мин)	Кольцевое плоское вспомогат. уплотнение блока АТП (дюйм³/мин)	Кольцевое изогнутое вспомогат. уплотнение блока АТП (дюйм³/мин)	Кольцевое волнистое вспомогат. уплотнение блока АТП (дюйм³/мин)
3500	3,5			1-2	0-0,5
4000	0	0	0
	1,2	4-8	0-1
	3,4	8-15	1-4		0-0,5
	6,8	20-30	4-8
6000	0	0	0
	1,2	10-20	2-4
	3,4	70-100	3-6
	6,8	50-100	1-3

Хотя иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны применительно к конкретным случаям применения, квалифицированному специалисту в этой области техники будет очевидно, что без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения могут быть сделаны различные модификации. В соответствии с этим представляется, что объем настоящего изобретения ограничивается не примерами и описаниями, изложенными в этой заявке, а прилагаемой формулой изобретения, которая охватывает все признаки патентоспособной новизны, включая все признаки, которые квалифицированный специалист в этой области техники отнесет к эквивалентам этого изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Составное уплотнение, предназначенное для применения в подземной скважине, содержащее (а) полую эксплуатационную обсадную колонну, имеющую внутреннюю полированную поверхность;

(б) лифтовую колонну, расположенную в обсадной колонне, образующую кольцевое пространство между лифтовой колонной и обсадной колонной;

(в) верхний и нижний стопоры, расположенные на лифтовой колонне и ограничивающие кольцеобразное гнездо уплотнения в кольцевом пространстве и смежные полированной поверхности;

(г) кольцевое основное уплотнение, расположенное в кольцевом гнезде уплотнения, имеющее форму поперечного сечения с верхней частью и нижней частью, в котором каждая верхняя и нижняя часть имеет криволинейную поверхность с выпуклостью, причем выпуклости пересекают середину кольцеобразного гнезда в радиальном направлении, и при этом основное уплотнение герметизирует кольцевое пространство между лифтовой колонной и обсадной колонной;

(д) первое и второе кольцевые вспомогательные уплотнения, расположенные в кольцеобразном гнезде уплотнения, причем первое вспомогательное уплотнение имеет выпуклую часть, которая опирается на выпуклость верхней части основного уплотнения, а второе вспомогательное уплотнение имеет выпуклую часть, которая опирается на выпуклость нижней части основного уплотнения, и при этом каждое вспомогательное уплотнение уплотняет обсадную колонну к лифтовой колонне.
2. Составное уплотнение по п.1, в котором основное уплотнение имеет форму поперечного сечения, выбранную из группы форм, состоящей из окружности, овала и эллипса.
3. Составное уплотнение по п.1, в котором каждое первое и второе вспомогательное уплотнение опирается на основное уплотнение в середине кольцеобразного гнезда уплотнения.
4. Составное уплотнение по п.1, в котором каждое вспомогательное уплотнение имеет криволинейную поверхность, причем каждая поверхность опирается на одну из выпуклостей основного уплотнения.
5. Составное уплотнение по п.4, в котором каждое вспомогательное уплотнение имеет волнистую поверхность, которая опирается на выпуклость основного уплотнения.
6. Составное уплотнение по п.4, в котором каждое вспомогательное уплотнение имеет синусоидальную поверхность, которая опирается на выпуклость основного уплотнения.
7. Составное уплотнение по п.4, в котором поверхности вспомогательных уплотнений имеют выпуклую часть, которая опирается на выпуклость основного уплотнения.
8. Составное уплотнение по п.4, в котором основное уплотнение имеет форму поперечного сечения, выбранную из группы форм, состоящей из овала, окружности и эллипса, и в котором каждое вспомогательное уплотнение имеет выпуклую часть, которая опирается на выпуклости основного уплотнения.
9. Составное уплотнение, содержащее (а) наружный трубопровод;

(б) внутренний трубопровод, расположенный в наружном трубопроводе и образующий кольцевое пространство между трубопроводами;

(в) кольцевое основное уплотнение, расположенное в кольцевом пространстве и имеющее форму поперечного сечения с верхней частью и нижней частью, причем каждая верхняя и нижняя часть имеет криволинейную поверхность с выпуклостью, при этом выпуклости расположены в середине кольцевого пространства в радиальном направлении, а основное уплотнение герметизирует указанное кольцевое пространство между наружным трубопроводом и внутренним трубопроводом;

(г) первое и второе кольцевые вспомогательные уплотнения, расположенные в кольцевом пространстве, причем каждое вспомогательное уплотнение имеет криволинейную поверхность, имеющую выпуклую часть, которая опирается на одну из выпуклых частей основного уплотнения, в котором вспомогательное уплотнение герметизирует указанное кольцевое пространство между наружным трубопроводом и внутренним трубопроводом.
10. Составное уплотнение по п.9, в котором криволинейная поверхность каждого вспомогательного уплотнения дополнительно имеет впадину.
11. Составное уплотнение по п.9, в котором основное уплотнение имеет форму поперечного сечения, выбранную из группы форм, состоящей из окружности, овала и эллипса.
12. Составное уплотнение по п. 9, в котором каждое первое и второе вспомогательное уплотнение опирается на основное уплотнение в середине кольцевого пространства.
13. Составное уплотнение по п.9, в котором форма поперечного сечения основного уплотнения выбрана из группы форм, состоящей из овала, окружности и эллипса.
14. Составное уплотнение, содержащее (а) наружный трубопровод;

(б) внутренний трубопровод, расположенный в наружном трубопроводе и образующий кольцевое пространство между наружным трубопроводом и внутренним трубопроводом;

(в) кольцевое основное уплотнение, расположенное в кольцевом пространстве и имеющее форму поперечного сечения с верхней частью и нижней частью, причем каждая верхняя и нижняя часть имеет криволинейную поверхность с выпуклостью, при этом выпуклости расположены в середине кольцевого пространства в радиальном направлении;

(г) одно кольцевое вспомогательное уплотнение, расположенное в кольцевом пространстве, причем вспомогательное уплотнение имеет волнистую или синусоидальную поверхность, имеющую выпуклую часть, которая опирается на одну из выпуклостей основного уплотнения.
15. Составное уплотнение, содержащее (а) первую подложку;

(б) вторую подложку, расположенную смежно первой подложке и образующую канал между первой подложкой и второй подложкой;

(в) основное уплотнение, расположенное в канале и имеющее форму поперечного сечения верхней частью и нижней частью, в котором каждая верхняя и нижняя части имеет криволинейную поверхность с выпуклостью, причем выпуклости расположены в средней части канала и при этом основное уплотнение герметизирует указанный канал между первой подложкой и второй подложкой;

(г) первое и второе вспомогательные уплотнения, расположенные в канале и имеющие выпуклую часть, которая опирается на выпуклость одного из основных уплотнений, причем каждое вспомогательное уплотнение герметизирует канал между первой подложкой и второй подложкой.
16. Составное уплотнение по п.15, в котором основное уплотнение имеет форму поперечного сечения, выбранную из группы форм, состоящей из окружности, овала и эллипса.