RU129548U1

RU129548U1 - WELL MOUNTAIN EQUIPMENT

Info

Publication number: RU129548U1
Application number: RU2012156300/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Алексеевич Забегайло
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Нефтемашвнедрение" (ЗАО "НМВ")
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-06-27

Abstract

Оборудование устья скважины, содержащее цилиндрический фланцевый корпус, выполненный с внутренним посадочным конусом и боковыми отводами для установки патрубков, опору, установленную наружным посадочным конусом на внутреннем посадочном конусе корпуса, и нижнюю манжету, установленную над опорой, прижим, верхнюю манжету с наружной конусной поверхностью и нажимное кольцо, последовательно установленные вдоль осевого канала крышки, выполненной с внутренней конусной поверхностью и внутренним кольцевым выступом в верхней части, кольцевое металлическое уплотнение, уложенное в кольцевых канавках сопрягаемых поверхностей фланца корпуса и крышки, и шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности во фланце корпуса и в крышке, отличающееся тем, что опора и нижняя манжета размещены в полости между корпусом и эксплуатационной колонной, прижим, верхняя манжета и нажимное кольцо размещены в полости между крышкой и муфтой, соединяющей эксплуатационную колонну и колонный фланец, над нижней манжетой размещен толкатель, который установлен для сопряжения верхней поверхностью с прижимом и торцом муфты, а на нижней поверхности имеет кольцевой выступ для сопряжения с кольцевым пазом нижней манжеты, при этом на верхней поверхности опоры выполнен кольцевой паз.Wellhead equipment comprising a cylindrical flange housing made with an internal landing cone and side bends for installing nozzles, a support installed by an external landing cone on the internal landing cone of the housing, and a lower cuff mounted above the support, a clamp, an upper cuff with an external conical surface and pressure ring, sequentially installed along the axial channel of the cover, made with an inner conical surface and an inner annular protrusion in the upper part, an annular a metal seal laid in the annular grooves of the mating surfaces of the housing flange and the cover, and studs with nuts inserted into holes evenly spaced around the circumference in the housing flange and in the cover, characterized in that the support and the lower cuff are placed in the cavity between the housing and the production casing , the clamp, the upper cuff and the pressure ring are placed in the cavity between the cover and the coupling connecting the production casing and the column flange, a pusher is installed over the lower cuff, which is installed for mating the upper surface with the clamp and the end face of the coupling, and on the lower surface has an annular protrusion for pairing with the annular groove of the lower cuff, while on the upper surface of the support an annular groove is made.

Description

Полезная модель относится к горной промышленности и может быть применена для обвязки верхних концов двух смежных обсадных колонн, выступающих над устьем скважины, с целью подвески, герметизации межтрубного пространства между ними и контроля давления в межтрубном пространстве.The utility model relates to the mining industry and can be used to tie the upper ends of two adjacent casing strings protruding above the wellhead with the aim of suspension, sealing the annulus between them and controlling the pressure in the annulus.

Известна колонная головка (см. Щуров В.И. Технология и техника добычи нефти. Учебник для вузов. М. Недра, 1983, с.280). Эта колонная головка содержит фланцевый цилиндрический корпус с внутренним конусным выступом и боковыми отверстиями с установленными в них патрубками, крышку с центральным осевым каналом, шпильки с гайками вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки, уплотнительные элементы.Known column head (see. Shchurov V.I. Technology and equipment for oil production. A textbook for high schools. M. Nedra, 1983, p. 280). This column head contains a flanged cylindrical body with an internal conical protrusion and side holes with nozzles installed in them, a cover with a central axial channel, studs with nuts inserted into holes evenly spaced around the circumference of the body flange and the cover, and sealing elements.

В данной конструкции недостаточно надежны уплотнительные элементы, вследствие чего возможна разгерметизация межтрубного пространства при повреждениях внутренней конусной поверхности корпуса в процессе бурения при спуско-подъемных операциях бурильной колонны. К недостаткам также относится необходимость демонтажа фонтанной арматуры, расположенной поверх колонной головки, с целью устранения полученных повреждений, что снижает ремонтопригодность конструкции в целом.In this design, the sealing elements are not reliable enough, as a result of which annulus leakage is possible if the internal conical surface of the body is damaged during drilling during hoisting operations of the drill string. The disadvantages also include the need to dismantle the fountain fittings located on top of the column head in order to eliminate the resulting damage, which reduces the maintainability of the structure as a whole.

Известна колонная головка (см. патент RU 2348791 С2, МПК Е21В 33/03, опубл. 10.03.2009), выбранная в качестве наиболее близкого аналога. Колонная головка содержит цилиндрический фланцевый корпус с внутренней конусной поверхностью и боковыми отверстиями с установленными в них патрубками. Внутри корпуса установлен переводник, выполненный в средней части с наружным кольцевым выступом, под которым размещена нижняя эластичная манжета, и ступенью, под которой размещен центратор, часть наружной поверхности которого выполнена конусной для сопряжения с внутренней конусной поверхностью корпуса. Сверху корпуса устанавливается крышка, имеющая центральный осевой канал с конусной поверхностью и кольцевой выступ в верхней части, под которым последовательно размещены нажимное кольцо, верхняя эластичная манжета, сопряженная наружной конусной поверхностью с конусной поверхностью крышки, и опорное кольцо. В сопрягаемых поверхностях фланца корпуса и крышки выполнены канавки для установки кольцевого металлического уплотнения. В отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки, вставлены шпильки с гайками.Known column head (see patent RU 2348791 C2, IPC EV 33/03, publ. 10.03.2009), selected as the closest analogue. The column head contains a cylindrical flange housing with an inner conical surface and side openings with nozzles installed therein. A sub is installed inside the casing, made in the middle part with an outer annular protrusion, under which the lower elastic cuff is placed, and a step under which the centralizer is placed, part of the outer surface of which is made conical for interfacing with the inner conical surface of the casing. A cover is installed on top of the housing, having a central axial channel with a conical surface and an annular protrusion in the upper part, under which a pressure ring is placed sequentially, an upper elastic cuff paired with an external conical surface with the conical surface of the cover, and a support ring. Grooves for mounting an annular metal seal are made in the mating surfaces of the flange of the housing and the cover. In the holes evenly spaced around the circumference of the flange of the housing and the cover, studs with nuts are inserted.

Такая колонная головка обеспечивает высокую степень герметизации межтрубного пространства между кондуктором и эксплуатационной колонной. Однако применяемый в этой конструкции переводник является деталью, несущей основную нагрузку от веса эксплуатационной колонны. Переводник металлоемок и сложен технологически в изготовлении (требует термообработки, ультразвуковой диагностики, контроля резьб). Кроме того, данная конструкция колонной головки не исчерпывает возможностей дальнейшего повышения герметизации межтрубного пространства.Such a column head provides a high degree of sealing of the annulus between the conductor and the production string. However, the sub used in this design is a part that carries the main load from the weight of the production string. The sub is metal-consuming and technologically complicated to manufacture (requires heat treatment, ultrasound diagnostics, thread control). In addition, this design of the column head does not exhaust the possibilities of further increasing the sealing of the annulus.

Техническим результатом предложенной полезной модели является повышение надежности, экономия времени при монтаже, упрощение конструкции оборудования, улучшение технологичности конструкции, усиление герметизации межтрубного пространства.The technical result of the proposed utility model is to increase reliability, save time during installation, simplify the design of equipment, improve the manufacturability of the structure, strengthen the sealing of the annulus.

Указанный технический результат достигается использованием совокупности признаков, общих с признаками прототипа, таких как: цилиндрический фланцевый корпус с патрубками в боковых отводах и с внутренним посадочным конусом; крышка, выполненная с осевым каналом, конусной поверхностью и внутренним кольцевым выступом в верхней ее части, под которым последовательно размещены нажимное кольцо, верхняя манжета, сопряженная наружной конусной поверхностью с конусной поверхностью осевого канала крышки, и прижим; установленные в корпусе нижняя манжета и опора с наружным посадочным конусом для сопряжения с внутренним посадочным конусом корпуса; кольцевое металлическое уплотнение, уложенное в кольцевых канавках, имеющихся в сопрягаемых поверхностях корпуса и крышки; шпильки с гайками, вставленные в отверстия, равномерно расположенные по окружности фланца корпуса и крышки, The specified technical result is achieved by using a set of features common with the features of the prototype, such as: a cylindrical flange housing with nozzles in the lateral branches and with an internal landing cone; a cover made with an axial channel, a conical surface and an inner annular protrusion in its upper part, under which a pressure ring is sequentially placed, an upper cuff mating with the external conical surface with the conical surface of the axial channel of the cover, and a clamp; a lower cuff installed in the housing and a support with an outer landing cone for interfacing with the inner landing cone of the housing; an annular metal seal laid in the annular grooves present in the mating surfaces of the housing and cover; studs with nuts inserted into holes evenly spaced around the circumference of the housing flange and the cover,

и отличительных от прототипа признаков, таких как:and distinctive features from the prototype, such as:

размещение опоры и нижней манжеты в полости между корпусом и эксплуатационной колонной; размещение прижима, верхней манжеты и нажимного кольца в полости между крышкой и муфтой, соединяющей эксплуатационную колонну и колонный фланец; размещение над нижней манжетой толкателя, который в смонтированной сборке оборудования сопрягается верхней поверхностью с прижимом и торцом муфты; выполнение на нижней поверхности толкателя кольцевого выступа для сопряжения его с кольцевым пазом, имеющемся в нижней манжете; выполнение кольцевого паза на верхней поверхности опоры.placing the support and the lower cuff in the cavity between the housing and the production casing; placement of the clamp, the upper cuff and the pressure ring in the cavity between the cap and the coupling connecting the production casing and the column flange; placement of a pusher above the lower cuff, which in the mounted equipment assembly is mated with the upper surface with the clamp and the end face of the coupling; the execution on the lower surface of the pusher annular protrusion to interface with the annular groove available in the lower cuff; performing an annular groove on the upper surface of the support.

Размещением нижнего комбинированного уплотнения (опоры, нижней эластичной манжеты и толкателя) в полости между корпусом и эксплуатационной колонной, а верхнего комбинированного уплотнения (прижима, верхней эластичной манжеты и нажимного кольца) в полости между крышкой и стандартной соединительной муфтой достигаются следующие преимущества: отпадает необходимость в использовании переводника как такового, что повышает надежность работы оборудования, снижает металлоемкость и улучшает технологичность конструкции; исключаются вмешательство в эксплуатационную колонну, которая в предложенной конструкции стандартно вворачивается в соединительную муфту без применения переводника, и лишние резьбовые соединения (переводник - соединительная муфта эксплуатационной колонны), что существенно повышает надежность работы оборудования и экономит время при монтаже.By placing the lower combined seal (support, lower elastic sleeve and pusher) in the cavity between the housing and the production casing, and the upper combined seal (clip, upper elastic sleeve and pressure ring) in the cavity between the cover and the standard coupling, the following advantages are achieved: there is no need the use of a sub as such, which increases the reliability of the equipment, reduces the metal consumption and improves the manufacturability of the design; intervention in the production casing, which in the proposed design is standardly screwed into the coupling without the use of a sub, and unnecessary threaded connections (sub - the casing of the production casing) are excluded, which significantly increases the reliability of the equipment and saves installation time.

Применяемый в предложенной конструкции толкатель, который незначителен по размерам и прост в изготовлении, выполняет в совокупности со стандартной соединительной муфтой те же функции, что и сложный, металлоемкий переводник в колонной головке по прототипу.The pusher used in the proposed design, which is small in size and easy to manufacture, performs, in conjunction with a standard coupling, the same functions as a complex, metal-intensive sub in the column head according to the prototype.

Выполнение кольцевого выступа на нижнем торце толкателя и кольцевых пазов на верхних торцах опоры и нижней манжеты обеспечивает усиление герметизации межтрубного пространства.The implementation of the annular protrusion at the lower end of the pusher and the annular grooves on the upper ends of the support and lower cuff provides increased sealing of the annulus.

Предложенная полезная модель поясняется чертежом.The proposed utility model is illustrated in the drawing.

Оборудование устья скважины в сборе содержит цилиндрический фланцевый корпус 1, в боковых отводах которого установлены патрубки 2 и 3, предназначенные, соответственно, для проведения технологических операций с помощью крана (не показан) и для контроля давления в межколонном пространстве с помощью манометра (не показан). На фланцевой поверхности корпуса 1 установлена крышка 4 с внутренним кольцевым выступом в верхней части, под которым выполнен осевой канал с конусной поверхностью. В полости между крышкой 4 и соединительной муфтой 5 эксплуатационной колонны 6 последовательно сверху вниз размещены нажимное кольцо 7, верхняя манжета 8, выполненная из эластичного материала и имеющая наружную конусную поверхность, и прижим 9. В полости между корпусом 1 и верхней (последней) трубой эксплуатационной колонны 6 последовательно сверху вниз размещены толкатель 10, имеющий на нижнем торце кольцевой выступ, нижняя манжета 11, выполненная из эластичного материала и имеющая на верхнем торце кольцевой паз, и опора 12, имеющая на верхнем торце кольцевой паз. Опора 12 выполнена с наружным посадочным конусом, которым установлена на внутреннем посадочном конусе корпуса 1. В опоре 12 имеется радиальное резьбовое отверстие, в котором установлен стопорный винт 13. В кольцевых канавках торцевых сопрягаемых поверхностей корпуса 1 и крышки 4 уложено кольцевое металлическое уплотнение 14. Шпильки 15 с гайками 16 вставлены в отверстия, которые равномерно расположены по окружности фланца корпуса 1 и крышки 4.The equipment of the wellhead assembly includes a cylindrical flange housing 1, in the lateral branches of which nozzles 2 and 3 are installed, intended, respectively, for carrying out technological operations using a crane (not shown) and for monitoring pressure in the annulus using a manometer (not shown) . On the flange surface of the housing 1, a cover 4 is installed with an inner annular protrusion in the upper part, under which an axial channel with a conical surface is made. In the cavity between the cap 4 and the connecting sleeve 5 of the production casing 6, a pressure ring 7 is placed successively from top to bottom, an upper cuff 8 made of elastic material and having an outer conical surface, and a clamp 9. In the cavity between the body 1 and the upper (last) production pipe the column 6 is successively placed from top to bottom with a pusher 10 having an annular protrusion on the lower end, a lower cuff 11 made of elastic material and having an annular groove on the upper end, and a support 12 having on the upper ortse annular groove. The support 12 is made with an external mounting cone, which is mounted on the internal mounting cone of the housing 1. The support 12 has a radial threaded hole in which the locking screw 13 is installed. An annular metal seal 14. is laid in the ring grooves of the end mating surfaces of the housing 1 and the cover 4. 15 with nuts 16 inserted into holes that are evenly spaced around the circumference of the flange of the housing 1 and the cover 4.

Предложенное оборудование устья скважины работает следующим образом.The proposed equipment wellhead works as follows.

Корпус 1 посредством резьбового соединения вворачивают в кондуктор 17 и производят бурильные работы.The housing 1 by means of a threaded connection is screwed into a conductor 17 and drilling is performed.

После окончания бурильных работ производят дальнейший монтаж оборудования. На верхнюю (последнюю) трубу эксплуатационной колонны 6 последовательно устанавливают толкатель 10, нижнюю манжету 11 и опору 12. Подводят данную сборку к муфте 5 и фиксируют с помощью стопорного винта 13. Под действием веса эксплуатационной колонны 6 муфта 5 упирается нижним торцом в толкатель 10, в результате чего эластичная нижняя манжета 12 упруго деформируется, плотно заполняя полость между корпусом 1 и эксплуатационной колонной 6, а посадочные конусы опоры 12 и корпуса 1 плотно сопрягаются, герметизируя межколонное пространство.After the completion of drilling operations, further installation of the equipment is carried out. A pusher 10, a lower cuff 11 and a support 12 are sequentially installed on the upper (last) pipe of the production casing 6. This assembly is brought to the coupling 5 and fixed with a locking screw 13. Under the influence of the weight of the production casing 6, the coupling 5 abuts the pusher 10 with its lower end as a result, the elastic lower cuff 12 is elastically deformed, densely filling the cavity between the housing 1 and the production casing 6, and the landing cones of the support 12 and the housing 1 are tightly mated, sealing the annular space.

В муфту 5 эксплуатационной колонны 6 вворачивают предохранитель (не показан) и продолжают бурение под хвостовик.A fuse (not shown) is screwed into the sleeve 5 of the production casing 6 and drilling under the liner is continued.

По окончании бурения на муфту 5 поверх толкателя 10 последовательно устанавливают прижим 9, верхнюю манжету 8, нажимное кольцо 7. В кольцевую канавку, имеющуюся на фланцевой поверхности корпуса 1, укладывают уплотнительное металлическое кольцо 14 и затем ставят крышку 4. После установки шпилек 15 в отверстия, выполненные во фланце корпуса 1 и в крышке 4, и затяжки гаек 16 происходят вторичная герметизация межтрубного пространства вследствие упругой деформации верхней манжеты 8 и плотного сопряжения прижима 9 и толкателя 10 и герметизация фланцевого соединения корпуса 1 и крышки 4 посредством кольцевого металлического уплотнения 14.At the end of drilling, a clamp 9, an upper cuff 8, a pressure ring 7 are sequentially installed on the sleeve 5 over the pusher 10. A sealing metal ring 14 is placed in the annular groove on the flange surface of the housing 1 and then the cover is placed 4. After the studs 15 are installed in the holes made in the flange of the housing 1 and in the cover 4, and the nuts 16 are tightened, secondary annular sealing occurs due to the elastic deformation of the upper cuff 8 and the tight fit of the clamp 9 and the pusher 10 and sealing the flange about the connection of the housing 1 and the cover 4 by means of an annular metal seal 14.

Монтаж предложенного оборудования завершают вворачиванием в муфту 5 эксплуатационной колонны 6 колонного фланца 18.Installation of the proposed equipment is completed by screwing into the sleeve 5 of the production casing 6 of the column flange 18.

Claims

Wellhead equipment comprising a cylindrical flange housing made with an internal landing cone and side bends for installing nozzles, a support installed by an external landing cone on the internal landing cone of the housing, and a lower cuff mounted above the support, a clamp, an upper cuff with an external conical surface and pressure ring, sequentially installed along the axial channel of the cover, made with an inner conical surface and an inner annular protrusion in the upper part, an annular a metal seal laid in the annular grooves of the mating surfaces of the housing flange and the cover, and studs with nuts inserted into holes evenly spaced around the circumference in the housing flange and in the cover, characterized in that the support and the lower cuff are placed in the cavity between the housing and the production casing , the clamp, the upper cuff and the pressure ring are placed in the cavity between the cover and the coupling connecting the production casing and the column flange, a pusher is installed over the lower cuff, which is installed for mating the upper surface with the clamp and the end face of the coupling, and on the lower surface has an annular protrusion for pairing with the annular groove of the lower cuff, while on the upper surface of the support an annular groove is made.