RU2138614C1

RU2138614C1 - Wedge-type self-sealing pipe string head

Info

Publication number: RU2138614C1
Application number: RU98102475A
Authority: RU
Inventors: Э.М. Амиров; Н.А. Яковенко; А.Д. Сгибнев
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-09-27

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: this also can be used in geological prospecting operations. This is intended for installing counterblowout equipment at open gushing of wells when there is no pipe string head or base flange on well mouth. Wedge-type self-sealing pipe string head is made up of body, pipe string flange, anchoring unit, main sealing unit and additional sealing unit. Anchoring unit is additionally provided with hydraulically-operated mechanism for release of wedged dies. Main sealing unit incorporates collar with circular groove and ring seated in this circular groove. Collar is installed in annular bore of pipe string flange. Journal box presses on collar and is made in the form of clamping flange with circular protrusion. Clamping flange has circular bore for location of additional hermetic sealing member. Application of aforesaid embodiment of device ensures reliable hermetic sealing of joint between pipe string head and casing string and simplifies its dismantling. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для наведения противовыбросового оборудования при открытом фонтанировании скважин в случаях отсутствия на устье колонной головки или базового фланца. The invention relates to the oil and gas exploration and exploration industries and is intended to guide blowout equipment with open flowing of wells in cases where there is no column head or base flange at the mouth.

Известна конструкция самоуплотняющейся клиновой головки, предназначенной для установки на обсадную трубу в качестве колонного фланца (1) Головка состоит из корпуса, в который вставлены армированная самоуплотняющаяся манжета, а также дополнительный резиновый пакер. На шпильках подвешен нажимной фланец, имеющий отверстия для пружин. На пружинах подвешены клинья, нижние концы которых вставлены во фланец. Клинья крепятся к фланцу фиксирующими болтами. Головка может устанавливаться на обсадную колонну фонтанирующей скважины с помощью натаскивателя. A known design of a self-sealing wedge head designed for installation on a casing as a column flange (1) The head consists of a body into which a reinforced self-sealing sleeve is inserted, as well as an additional rubber packer. A pressure flange having openings for springs is suspended on the studs. Wedges are suspended from the springs, the lower ends of which are inserted into the flange. Wedges are fixed to the flange with fixing bolts. The head can be mounted on the casing of the gushing well using a spigot.

Известна также конструкция фланца колонного неразъемного, предназначенного для создания базы на устье фонтанирующей скважины при ликвидации открытых фонтанов (2). Фланец состоит из корпуса, в котором размещены следующие основные у злы: плунжер в сборе с манжетами и подвижными шпильками, захват с сухарями и герметизатором, а также фланец с неподвижными шпильками. Also known is the design of a continuous column flange designed to create a base at the mouth of a gushing well during the elimination of open fountains (2). The flange consists of a housing in which the following main units are located: a plunger assembly with cuffs and movable studs, a gripper with crackers and a sealant, as well as a flange with fixed studs.

Принцип работы фланца колонного неразъемного следующий. Фланец крепится к компоновке задорного оборудования неподвижными шпильками и наводится на устье фонтанирующей скважины с помощью гидронатаскивателя до упора торца обсадной колонны во фланец и удерживается в этом положении до внедрения сухарей захвата в тело обсадной трубы. Захват приводится в действие плунжером при создании во внутренней полости устройства избыточного давления. The principle of operation of the continuous column flange is as follows. The flange is attached to the layout of the outfit equipment with fixed studs and is guided at the mouth of the gushing well with the help of a hydraulic puller until the end of the casing string stops in the flange and is held in this position until the grip crackers are inserted into the casing body. The capture is actuated by the plunger when creating excessive pressure in the internal cavity of the device.

Наиболее близкой по сущности и принципу действия к предлагаемому техническому решению является конструкция фланца колонного неразъемного (3), состоящего из корпуса, в котором размещены плунжер с герметизатором и стаканом с набором уплотнителей и клинья. На корпусе имеется впускной штуцер с обратным клапаном и клапан для стравливания воздуха из полости. Клинья подвешены на фланце стакана с помощью болтов, размещенных равномерно по окружности, и поджаты к конической расточке корпуса пружинным кольцом. После наведения запорного оборудования с фланцем на обсадную колонну самоуплотняющаяся манжета осуществляет предварительную герметизацию затрубного пространства. При нагнетании жидкости в полость устройства плунжер, перемещаясь вниз, защемляет клинья между корпусом и обсадной трубой, а затем деформирует контактные уплотнители. The closest in essence and principle of action to the proposed technical solution is the design of the integral column flange (3), consisting of a housing in which a plunger with a sealant and a glass with a set of seals and wedges are placed. On the body there is an inlet fitting with a check valve and a valve for bleeding air from the cavity. The wedges are suspended on the flange of the glass with the help of bolts placed evenly around the circumference, and are tightened to the conical bore of the body by a spring ring. After the locking equipment with the flange is pointed at the casing, the self-sealing cuff pre-seals the annulus. When the fluid is injected into the cavity of the device, the plunger, moving down, pinches the wedges between the housing and the casing, and then deforms the contact seals.

Однако известные конструкции колонных самоуплотняющихся головок и фланцев неразъемного типа обладают следующими недостатками:
- недостаточная степень герметичности самоуплотняющихся манжет при значительных давлениях в скважине;
- самозаклинивание якорящего узла и сложность разборки при его демонтаже.However, the known design of the column self-sealing heads and integral type flanges have the following disadvantages:
- insufficient degree of tightness of self-sealing cuffs at significant pressure in the well;
- self-jamming of the anchor assembly and the complexity of disassembly during dismantling.

Целью изобретения является обеспечение надежной герметизации соединения колонной головки с обсадной колонной и упрощение ее демонтажа после завершения операции. The aim of the invention is to provide reliable sealing of the connection of the casing head with the casing and simplifying its dismantling after completion of the operation.

Поставленная цель достигается тем, что в головке колонной клиновой самоуплотняющейся, состоящей из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов, якорящий узел снабжен дополнительно гидроприводным механизмом освобождения заклиненных сухарей, а основной уплотняющий узел состоит из манжеты с кольцевой канавкой с размещенным в ней кольцом, установленной в кольцевой проточке колонного фланца, а также грундбуксы, выполненной в форме стяжного фланца с кольцевым выступом и снабженного круговой выточкой для размещения дополнительного герметизатора. This goal is achieved by the fact that in the head of the column wedge is self-sealing, consisting of a housing, a column flange, an anchor unit, the main and additional sealing units, the anchor unit is additionally equipped with a hydraulic drive for releasing jammed crackers, and the main sealing unit consists of a cuff with an annular groove with in it a ring installed in the annular groove of the column flange, as well as a packing follower made in the form of a coupling flange with an annular protrusion and equipped with a circular protrusion point to place an additional sealant.

Конструкция предлагаемого технического устройства приведена на фиг. 1. The design of the proposed technical device is shown in FIG. 1.

Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся состоит из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов. The self-sealing wedge column head consists of a body, a column flange, an anchor unit, and the main and additional sealing units.

Корпус выполнен разъемным и состоит из верхней 1 и нижней 2 частей, скрепленных между собой резьбовым соединением. В корпусе смонтирован якорящий узел, состоящий из двух плунжеров 34, гнезда 5, в конической части которого установлены обоймы 6, к которым винтами прикреплены сухари 7. Между плунжерами и корпусом образуются полости А и Б, при подаче в которые рабочей жидкости с избыточным давлением осуществляется перемещение плунжеров. К корпусу с помощью стяжных винтов 8 крепится колонный фланец 9. В колонном фланце выполнена цилиндрическая расточка для установки основного уплотнительного узла, состоящего из манжеты 10 с кольцевой по торцевой стороне канавкой, размещенного в ней нажимного кольца 11 и грундбуксы, функции которой выполняет стяжной фланец 12. Дополнительный уплотнительный узел 5 состоит из герметизатора 13, установленного в кольцевой выточке стяжного фланца 12 опирающегося в торцевую часть корпуса. The housing is detachable and consists of upper 1 and lower 2 parts, fastened together by a threaded connection. An anchor assembly is mounted in the casing, consisting of two plungers 34, sockets 5, in the conical part of which cages 6 are mounted, to which crackers are screwed 7. Cavities A and B are formed between the plungers and the casing, when the working fluid is supplied with excess pressure moving plungers. A column flange 9 is attached to the housing using the clamping screws 8. A cylindrical bore is made in the column flange for installing the main sealing assembly, consisting of a sleeve 10 with a groove annular on the end face, a pressure ring 11 placed therein and a packing follower, the clamping flange 12 functions as The additional sealing unit 5 consists of a sealant 13 installed in the annular groove of the coupling flange 12 supported in the end part of the housing.

Порядок установки колонной головки следующий. Колонная головка в сборе устанавливается на обсадную трубу фонтанирующей скважины (в комплекте с противовыбросовым оборудованием). При этом резиновая манжета основного уплотнительного узла охватывает колонну и под давлением фонтанирующей струи самоуплотняется по наружному диаметру трубы и по внутреннему диаметру расточки в колонном фланце, прекращая перетоки флюида во внутреннюю полость головки. The installation procedure for the column head is as follows. The casing head assembly is mounted on the casing of the gushing well (complete with blowout preventer). In this case, the rubber cuff of the main sealing assembly covers the column and, under the pressure of the gushing jet, self-seals along the outer diameter of the pipe and the inner diameter of the bore in the column flange, stopping fluid flow into the internal cavity of the head.

При закручивании гаек стяжных винтов стяжной фланец своим кольцевым выступом прижимает манжету к нажимному кольцу, повышая степень герметизации пространства между обсадной трубой и колонной головкой. Фиксация колонной головки на обсадной трубе осуществляется за счет зацепления сухарей, установленных в обоймах, с телом трубы при перемещении плунжера под воздействием рабочей жидкости, подаваемой под давлением в полость А. When tightening the nuts of the coupling screws, the coupling flange with its annular projection presses the cuff against the pressure ring, increasing the degree of sealing of the space between the casing and the casing head. The fixation of the casing head on the casing is carried out by engaging the crackers installed in the cages with the body of the pipe when moving the plunger under the influence of the working fluid supplied under pressure to the cavity A.

Поршень под давлением нагнетаемой жидкости перемещается вниз, упирается в обоймы и запрессовывает их вместе с сухарями в конусное пространство гнезда. В результате этого сухари врезаются в тело трубы, надежно фиксируя на ней колонную головку. Путем затягивания гаек стяжных винтов колонный фланец совместно с основным уплотнительным узлом и стяжным фланцем поджимается к корпусу головки. При этом герметизатор, распакеровываясь, создает дополнительную герметизацию между трубой и внутренней полостью колонной головки. The piston under pressure of the injected fluid moves down, rests on the cages and presses them together with crackers into the conical space of the socket. As a result of this, crackers cut into the pipe body, reliably fixing the column head on it. By tightening the nuts of the coupling screws, the column flange, together with the main sealing assembly and the coupling flange, is pressed against the head housing. In this case, the sealant, unpacking, creates additional sealing between the pipe and the internal cavity of the column head.

Съем колонной головки с обсадной трубы осуществляется следующим образом. После глушения аварийной скважины и снятия с головки сборки противовыбросового оборудования подается рабочая жидкость в полость Б. Под воздействием создаваемого давления нижний поршень перемещается вверх, воздействуя на обоймы, которые вместе с сухарями перемещаются по конусной поверхности гнезда и выводят их из зацепления с телом трубы. The removal of the casing head from the casing is as follows. After killing the emergency well and removing the blowout equipment from the assembly head, working fluid is fed into the cavity B. Under the influence of the generated pressure, the lower piston moves upward, acting on the cages, which together with the crackers move along the conical surface of the socket and disengage them from the pipe body.

Источники информации:
1. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов" Москва, Недра, 1996 г. стр.174 - 175 ."Самоуплотняющаяся клиновая головка ГСК."
2. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра, 1996 г. стр. 171-173. Фланец колонный неразъемный типа ФКН.Sources of information:
1. Directory "Equipment and tools for the prevention and elimination of fountains" Moscow, Nedra, 1996, pp. 174 - 175. "Self-sealing wedge head GSK."
2. Directory "Equipment and tools for the prevention and elimination of fountains." Moscow. Nedra, 1996 p. 171-173. One-piece column flange type FCN.

3. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра, 1996 г, стр. 173-174. Фланец колонный неразъемный типа ЗГТ. 3. Directory "Equipment and tools for the prevention and elimination of fountains." Moscow. Nedra, 1996, pp. 173-174. One-piece column flange type ЗГТ.

Claims

Self-sealing wedge-shaped column head, consisting of a body, column flange, anchor assembly, main and additional sealing assemblies, characterized in that the anchoring assembly is additionally equipped with a hydraulic drive mechanism for releasing jammed crackers, and the main sealing assembly consists of a cuff with an annular groove with a ring in it mounted in an annular groove of a column flange, a packing follower made in the form of a coupling flange with an annular protrusion, equipped with a circular recess to accommodate the seal isator.