RU2238391C2 - Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants) - Google Patents

Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2238391C2
RU2238391C2 RU2000116839/03A RU2000116839A RU2238391C2 RU 2238391 C2 RU2238391 C2 RU 2238391C2 RU 2000116839/03 A RU2000116839/03 A RU 2000116839/03A RU 2000116839 A RU2000116839 A RU 2000116839A RU 2238391 C2 RU2238391 C2 RU 2238391C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeve
shell
channels
cover
bearing
Prior art date
Application number
RU2000116839/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000116839A (en
Original Assignee
Научно-исследовательское и проектное предприятие "Траектория"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательское и проектное предприятие "Траектория" filed Critical Научно-исследовательское и проектное предприятие "Траектория"
Priority to RU2000116839/03A priority Critical patent/RU2238391C2/en
Publication of RU2000116839A publication Critical patent/RU2000116839A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2238391C2 publication Critical patent/RU2238391C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: well drilling technology.
SUBSTANCE: device has body with hollow and central aperture, cover with central aperture and hollow, compacted along the body, compacting element, shell with hollow for compacting element. Piston has a surface for compacting element, operating chamber and return chamber. Also present are hydraulic channels for connecting operating chamber and return chamber with source of hydraulic pressure. Additional shell is mounted in body hollow and compacted relatively to piston and shell. Compensating chamber is formed between shell and cover. Shell is mounted with possible rotation. For transfer of force from shell to cover a bearing is used. In the shell a fixer is placed. Between body and additional shell an additional bearing is placed. Shells and piston form an engaged shaft placed with possible rotation on two supports. Compaction between shells is made in form of two compacting collars. Between shell and cover an additional compaction is mounted. In additional shell t least one channel is made, start of which is placed between two said compacting collars, and the end is in return chamber. Hydraulic channel for connecting return chamber to hydraulic pressure source is made in cover and its start is placed between compactions of shell relatively to cover. During mouth sealing process pressure from source of hydraulic pressure is supplied to hydraulic channels. Piston moves upwards, compresses compacting element, which moves into body aperture and encircles tool or covers free mouth. Axial force from piston and mouth pressure is transferred through compacting element and shell partially onto bearing. Main force is compensated by pressure in compensating chamber onto upper portion of shell, to unload a bearing. In system for oiling and cooling bearings a portion of liquid under effect from centrifugal force is thrown from pump forming a circulation through collector, slit-channel and branch channels, for oiling, washing and cooling bearings. In case of depressurization pressure from hydraulic pressure source is fed into return chamber, piston lowers, compacting element frees the tool.
EFFECT: simplified construction, lesser dimensions, simplified operation and maintenance.
3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для предотвращения выбросов из скважин, преимущественно нефтегазовых и предназначено для герметизации устья скважины с находящимся в нем инструментом, имеющим вращение и поступательное движение.The invention relates to devices for preventing emissions from wells, mainly oil and gas, and is intended for sealing the wellhead with a tool located therein having rotation and translational motion.

Известно устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с полостью и центральным отверстием, гильзу, установленную в крышке-патроне с возможностью вращения, и радиально-упорный двойной подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, уплотнительный элемент из эластичного материала. [Композит-каталог нефтегазового оборудования и услуг Gulf Publishing Company, Houston, Texas, USA, пер. "Топливо и энергетика". 1993-1994 гг. Том 3, часть II, стр. 2361 2366. Williams - устьевое оборудование скважины вращающегося типа].A device is known for sealing the wellhead, including a housing with a cavity and a central hole, a sleeve mounted in the cover-cartridge for rotation, and an angular contact double bearing for transmitting force from the sleeve to the cover, a sealing element made of elastic material. [Composite catalog of oil and gas equipment and services Gulf Publishing Company, Houston, Texas, USA, trans. "Fuel and energy." 1993-1994 Volume 3, part II, p. 2361 2366. Williams - wellhead equipment of a rotating type well].

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности принудительного обжима уплотнительного элемента, что вызывает необходимость иметь различные уплотнительные элементы при различных диаметрах труб и инструмента, применяемого при бурении и ремонте скважин, отсутствие возможности герметизации свободного устья скважины, необходимость установки известного устройства в комплексе с плашечными и универсальным превентором, что обуславливает большую высоту и сложность компоновки устьевого оборудования, находящегося под ротором, а также сложность обслуживания, в том числе снятия или замены уплотнительного элемента. Для обеспечения такой замены каждый раз рассоединяется хомут крепления крышки-патрона и вся она с блоком подшипников и уплотнительным элементом протаскивается через отверстие ротора, которое должно иметь соответствующий размер (не менее 444,5 мм). Малые габариты крышки-патрона обуславливают малые размеры радиально-упорных подшипников, а следовательно, малую осевую и радиальную нагрузки и малое допустимое рабочее давление на устье.A disadvantage of the known device is the lack of forced crimping of the sealing element, which makes it necessary to have different sealing elements for different diameters of pipes and tools used in drilling and repairing wells, the lack of the ability to seal a free wellhead, the need to install the known device in combination with a ram and universal preventer , which leads to a large height and complexity of the layout of the wellhead equipment located under p torus, and the complexity of maintenance, including removal and replacement of the sealing member. To ensure such a replacement, each time the clamp-holder of the cover-cartridge is disconnected, and all of it with the bearing block and the sealing element is pulled through the rotor hole, which should have an appropriate size (at least 444.5 mm). The small dimensions of the lid-chuck determine the small dimensions of the angular contact bearings, and therefore, the small axial and radial loads and low permissible working pressure at the mouth.

Известно устройство для герметизации устья скважин, включающее корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с центральным отверстием и полостью, уплотненную относительно корпуса, уплотнительный элемент из эластичного материала, армированный жесткими сегментными вставками, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, установленную с возможностью вращения, уплотненную относительно крышки, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, поршень с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, уплотненный относительно корпуса и имеющий рабочую камеру и возвратную камеру, гидравлические каналы для связи рабочей и возвратной камер с источником гидравлического давления, дополнительную гильзу, установленную в полости корпуса и уплотненную относительно поршня и гильзы, фиксатор, установленный в гильзе, дополнительный подшипник, размещенный между корпусом и дополнительной гильзой, при этом обе гильзы и поршень образуют сочлененный полый вал, размещенный с возможностью вращения на двух опорах [US Patent №5588491, 31.12.1996 г. МКИ6 Е 21 В 33/06].A device for sealing the wellhead, including a housing with a cavity and a Central hole, a cover with a Central hole and a cavity, sealed relative to the housing, a sealing element made of elastic material, reinforced with rigid segment inserts, a sleeve with a cavity for accommodating the sealing element, mounted for rotation, sealed relative to the cap, a bearing for transmitting force from the sleeve to the cap, a piston with a surface to accommodate the sealing element, sealed relative to the housing and having a working chamber and a return chamber, hydraulic channels for communication of the working and return chambers with a source of hydraulic pressure, an additional sleeve installed in the cavity of the housing and sealed relative to the piston and the sleeve, a latch installed in the sleeve, an additional bearing located between the housing and an additional sleeve, while both sleeves and the piston form an articulated hollow shaft placed rotatably on two bearings [US Patent No. 5588491, 12/31/1996 MKI 6 E 21 B 33/06].

Недостатком известного устройства является передача всей осевой нагрузки от устьевого давления и усилия сжатия поршнем уплотнительного элемента на единственный упорный подшипник, что несмотря на уменьшение диаметра поршня ограничивает рабочее давление в динамическом режиме вращения до 140 кг/см2 при 176 кг/см2 управляющего давления. Недостатком является также то, что боковая сила, возникающая при вращении несоосных труб, изогнутых труб, неточном центрировании устья, фонаря, ротора и превентора, при проседании ног вышки и т.п. компенсируется маленькими шариковыми радиальными подшипниками и вызывает повышенное трение гильзы о корпус, нагрев, износ уплотнительных колец и неравномерное распределение осевой нагрузки на упорный подшипник из-за одностороннего прижима нижней части гильзы, это вызывает его нагрев, необходимость дополнительного охлаждения и средств компенсации эксцентриситета.A disadvantage of the known device is the transfer of the entire axial load from wellhead pressure and the compression force of the piston of the sealing element to a single thrust bearing, which despite the reduction in the diameter of the piston limits the working pressure in the dynamic mode of rotation to 140 kg / cm 2 at 176 kg / cm 2 of control pressure. The disadvantage is that the lateral force arising from the rotation of misaligned pipes, bent pipes, inaccurate centering of the mouth, lamp, rotor and preventer, when the legs of the tower sag, etc. it is compensated by small ball radial bearings and causes increased friction of the sleeve against the housing, heating, wear of the sealing rings and uneven distribution of the axial load on the thrust bearing due to the one-sided pressing of the lower part of the sleeve, this causes its heating, the need for additional cooling and means of compensating for the eccentricity.

Известна система смазки и охлаждения подшипников, например, в устройстве для герметизации устья скважины, включающая насос, привод насоса, подводящие и отводящие каналы, подшипники, коллекторы, работающие при давлениях, близких к атмосферному [US Patent №5 588491].A known lubrication and cooling system for bearings, for example, in a device for sealing a wellhead, including a pump, pump drive, inlet and outlet channels, bearings, manifolds operating at pressures close to atmospheric [US Patent No. 5 588491].

Недостатком известной системы применительно к вращающимся превенторам является непомерная сложность их объединения с гидросистемой превентора, работающей при высоких давлениях - до 387 кг/см2 у ближайшего аналога и нагрузках на подшипники в тысячи тонн.A disadvantage of the known system in relation to rotating preventers is the exorbitant complexity of combining them with a preventer hydraulic system operating at high pressures up to 387 kg / cm 2 at the closest analogue and bearing loads of thousands of tons.

Задача, стоящая при создании устройства для герметизации устья скважины, состоит в разработке конструкции, сочетающей в себе одновременно достоинства универсального и вращающегося превенторов и заменяющей их. Это позволит упростить компоновку обвязки устья, снизить ее габариты, упростить обслуживание и работу при бурении и ремонтах скважин.The challenge in creating a device for sealing the wellhead is to develop a design that combines the advantages of a universal and rotating preventer and replaces them. This will simplify the layout of the wellhead harness, reduce its dimensions, simplify maintenance and work during drilling and well repairs.

Достигаемый технический результат, получаемый в результате создания изобретения, состоит в том, что появляется возможность герметизировать устье с высоким рабочим давлением, характерным для универсальных превенторов, и при этом обеспечивать не только поступательное движение инструмента, но и длительное вращение, что необходимо при бурении с герметичным устьем, например при бурении горизонтальных скважин, с обратной циркуляцией, при бурении на равновесии и депрессии.The technical result achieved by the invention is that it becomes possible to seal the wellhead with a high working pressure characteristic of universal preventers, and at the same time ensure not only the translational movement of the tool, but also a long rotation, which is necessary when drilling with tight wellhead, for example when drilling horizontal wells, with reverse circulation, when drilling at equilibrium and depression.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с центральным отверстием и полостью, уплотненную относительно корпуса, уплотнительный элемент из эластичного материала, армированный жесткими сегментными вставками, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, установленную с возможностью вращения, уплотненную относительно крышки, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, поршень с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, уплотненный относительно корпуса и имеющий рабочую камеру и возвратную камеру, гидравлические каналы для связи рабочей и возвратной камер с источником гидравлического давления, дополнительную гильзу, установленную в полости корпуса и уплотненную относительно поршня и гильзы, фиксатор, установленный в гильзе, дополнительный подшипник, размещенный между корпусом и дополнительной гильзой, при этом обе гильзы и поршень образуют сочлененный полый вал, размещенный с возможностью вращения на двух опорах, снабжено компенсационной камерой, образованной между гильзой и крышкой для компенсации части осевой нагрузки на подшипник, связанный гидравлической связью с рабочей камерой (закрывания) поршня или непосредственно с источником гидравлического давления, установленного между гильзой и крышкой, дополнительное уплотнение, уплотнение между гильзой и дополнительной гильзой выполнено в виде двух уплотнительных манжет (колец), в гильзе выполнен как минимум один канал, начало которого размещено между двумя уплотнениями, а конец - между уплотнительными манжетами, в дополнительной гильзе выполнен как минимум один канал, начало которого размещено между двумя уплотнительными манжетами, а конец - в возвратной камере, образованной дополнительной гильзой и поршнем, при этом гидравлический канал для связи возвратной камеры с источником гидравлического давления выполнен в крышке и его окончание размещено между двумя уплотнениями гильзы относительно крышки.The task and the technical result are achieved in that the device for sealing the wellhead, comprising a housing with a cavity and a central hole, a cover with a central hole and a cavity, sealed relative to the housing, a sealing element made of elastic material reinforced with rigid segment inserts, a sleeve with a cavity for placement a sealing element mounted rotatably, sealed relative to the cover, a bearing for transmitting force from the sleeve to the cover, a piston with a surface ü for placement of a sealing element, sealed relative to the housing and having a working chamber and a return chamber, hydraulic channels for connecting the working and return chambers to a source of hydraulic pressure, an additional sleeve installed in the body cavity and sealed relative to the piston and the sleeve, a latch mounted in the sleeve, an additional bearing located between the housing and the additional sleeve, wherein both sleeves and the piston form an articulated hollow shaft rotatably disposed on two bearings, equipped with a compensation chamber formed between the sleeve and the cover to compensate for part of the axial load on the bearing, connected by hydraulic communication with the working chamber (closing) of the piston or directly with a source of hydraulic pressure installed between the sleeve and the cover, an additional seal, a seal between the sleeve and the additional the sleeve is made in the form of two sealing cuffs (rings), at least one channel is made in the sleeve, the beginning of which is located between two seals, and the end is between sealing cuffs, at least one channel is made in the additional sleeve, the beginning of which is located between the two sealing cuffs, and the end is in the return chamber formed by the additional sleeve and the piston, while the hydraulic channel for connecting the return chamber to the hydraulic pressure source is made in the cover and the end is placed between two liner seals relative to the cap.

А также тем, что система смазки и охлаждения подшипников в устройстве для герметизации устья скважины, включающая подводящие каналы, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями элементов и отводящие каналы, содержит насос, причем насос и отводящие каналы выполнены в виде радиальных или направленных под острым углом к радиусу центрального отверстия корпуса отверстий или каналов и размещены на элементе устройства, имеющем возможность вращения, а подводящие каналы выполнены в виде осевых или направленных под острым углом к оси вращения отверстий или каналов, при этом подводящие и отводящие каналы имеют как минимум два общих проточных коллектора, один из которых проходит через зазор между обоймами подшипника.And also the fact that the lubrication and cooling system of bearings in the device for sealing the wellhead, including the supply channels, made mainly in non-rotating elements of the device or formed by the surfaces of the elements and the outlet channels, comprises a pump, the pump and outlet channels being made in the form of radial or directed under an acute angle to the radius of the Central hole of the housing of the holes or channels and placed on the element of the device, with the possibility of rotation, and the supply channels are made in the form of an holes or channels directed at an acute angle to the axis of rotation, while the inlet and outlet channels have at least two common flow collectors, one of which passes through the gap between the bearing race.

А также тем, что система смазки и охлаждения подшипников в устройстве для герметизации устья скважины, включающая подводящие, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями элементов и отводящие каналы, содержит насос, связанный через каналы с дополнительным подшипником, размещенным между корпусом и дополнительной гильзой, выполненный в виде наклонных лопаток или отверстий, размещенных на элементе устройства, имеющем возможность вращения, при этом лопатки или отверстия занимают лишь часть кругового периметра этого элемента устройства, а остальная часть периметра свободна или имеет лопатки или отверстия с противоположным углом наклона или направленные вдоль оси вращения.And also the fact that the lubrication and cooling system of the bearings in the device for sealing the wellhead, including the inlet, made mainly in non-rotating elements of the device or formed by the surfaces of the elements and outlet channels, contains a pump connected through channels with an additional bearing located between the housing and the additional sleeve made in the form of inclined blades or holes placed on an element of the device that can rotate, while the blades or holes occupy only Part of the circular perimeter of the device element and the remainder of the perimeter is free or has a blade or openings with the opposite inclination or directed along the axis of rotation.

А также тем, что подшипник выполнен радиально-упорным или сфероконическим упорным, начало отводящих каналов расположено вблизи нижних концов роликов, а подводящие каналы соединены в одну сплошную кольцевую щель.And also due to the fact that the bearing is made angularly or spherically tapered, the beginning of the outlet channels is located near the lower ends of the rollers, and the inlet channels are connected into one continuous annular gap.

Заявителем не обнаружено технических решений, имеющих ту же совокупность существенных признаков, как в заявляемом изобретении, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "новизна".The applicant has not found technical solutions having the same set of essential features as in the claimed invention, which allows us to conclude that the criterion of "novelty".

Наличие компенсационной камеры, образованной гильзой и крышкой, и гидравлического канала, связывающего разгрузочную компенсационную камеру с рабочей камерой или источником гидравлического давления, позволяет компенсировать осевое усилие от давления на устье скважины, а также усилие, передаваемое поршнем на уплотнительный элемент, и разгрузить верхний подшипник в момент максимальной осевой нагрузки, что позволяет повысить долговечность подшипника и увеличить максимальную нагрузку (несущую способность) устройства от скважинного давления, т.е. ограничить технические возможности устройства лишь прочностью уплотнительного элемента, что позволяет создать компактное, надежное, долговечное устройство с техническими характеристиками, превосходящими характеристики известных устройств (или их комбинаций) сходного назначения.The presence of the compensation chamber formed by the sleeve and the cover, and the hydraulic channel connecting the discharge compensation chamber with the working chamber or the source of hydraulic pressure, allows you to compensate the axial force from the pressure at the wellhead, as well as the force transmitted by the piston to the sealing element, and unload the upper bearing the moment of maximum axial load, which allows to increase the durability of the bearing and increase the maximum load (bearing capacity) of the device from the borehole pressure eniya, ie limit the technical capabilities of the device only to the strength of the sealing element, which allows you to create a compact, reliable, durable device with technical characteristics that exceed the characteristics of known devices (or combinations thereof) for similar purposes.

Признаки, перечисленные в остальных пунктах формулы, обеспечивают расширение возможностей устройства и выполнение им функций, не выполнявшихся ранее подобными устройствами, а также удобство применения на скважинах и упрощение обслуживания.The signs listed in the remaining paragraphs of the formula, provide the expansion of the capabilities of the device and the performance of functions that were not previously performed by similar devices, as well as ease of use in wells and simplification of maintenance.

Заявителем не обнаружено технических решений, имеющих совокупность существенных признаков, совпадающих или сходных с существенными признаками заявляемого изобретения и позволяющих получить тот же технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".The applicant has not found technical solutions that have a set of essential features that match or are similar to the essential features of the claimed invention and allow to obtain the same technical result, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

На фиг.1 показано устройство для герметизации устья скважины в разрезе. На фиг.2 показано устройство в закрытом положении. На фиг.3 показана схема работы системы смазки и охлаждения подшипников. На фиг. 4 показана схема работы системы смазки и охлаждения подшипников, второй вариант.Figure 1 shows a device for sealing a wellhead in a section. Figure 2 shows the device in the closed position. Figure 3 shows a diagram of the operation of a lubrication and cooling system for bearings. In FIG. 4 shows a diagram of the operation of a lubrication and cooling system for bearings, the second option.

Устройство для герметизации устья скважины (см. фиг.1) включает корпус 1 с полостью и центральным отверстием, крышку 2 с центральным отверстием и полостью, уплотненную относительно корпуса 1, уплотнительный элемент 3 из эластичного материала, армированный жесткими сегментными вставками, гильзу 4 с полостью для размещения уплотнительного элемента 3, установленную с возможностью вращения, уплотненную относительно крышки 2, подшипник 5 для передачи усилия от гильзы 4 к крышке 2, поршень 6 с поверхностью для размещения уплотнительного элемента 3, уплотненный относительно корпуса 1 и имеющий рабочую камеру 7 и возвратную камеру 8, гидравлические каналы 9 и 10 для связи рабочей и возвратной камер с источником гидравлического давления (не показан), дополнительную гильзу 11, установленную в полости корпуса 1 и уплотненную относительно поршня 6 и гильзы 4, фиксатор 12, установленный в гильзе 4, дополнительный подшипник 13, размещенный между корпусом 1 и дополнительной гильзой 11, при этом обе гильзы 4 и 11 и поршень 6 образуют сочлененный полый вал, размещенный с возможностью вращения на двух опорах подшипнике 5 и дополнительном подшипнике 13, между гильзой 4 и крышкой 2 образована компенсационная камера 14 для компенсации части осевой нагрузки на подшипник 5, снабженная гидравлической связью с рабочей камерой (закрывания) поршня 6 или непосредственно с источником гидравлического давления, установленное между гильзой 4 и крышкой 2 дополнительное уплотнение 15, уплотнение между гильзой и дополнительной гильзой выполнено в виде двух уплотнительных манжет (колец) 16, в гильзе 4 выполнен как минимум один канал 17, начало которого размещено между двумя уплотнениями 15, а конец между двумя уплотнительными манжетами 16, в дополнительной гильзе 11 выполнен как минимум один канал 18, начало которого размещено между двумя уплотнительными манжетами 16, а конец - в возвратной камере 8, образованной дополнительной гильзой 11 и поршнем 6, при этом гидравлический канал 10 для связи возвратной камеры 8 с источником гидравлического давления (не показан) выполнен в крышке 2 и его окончание размещено между двумя уплотнениями 15 гильзы 4 относительно крышки 2.A device for sealing a wellhead (see FIG. 1) includes a housing 1 with a cavity and a central hole, a cover 2 with a central hole and a cavity, sealed relative to the housing 1, a sealing element 3 made of elastic material reinforced with rigid segment inserts, a sleeve 4 with a cavity to accommodate the sealing element 3, mounted for rotation, sealed relative to the cover 2, a bearing 5 for transmitting force from the sleeve 4 to the cover 2, a piston 6 with a surface for accommodating the sealing element 3, compacted relative to the housing 1 and having a working chamber 7 and a return chamber 8, hydraulic channels 9 and 10 for connecting the working and return chambers with a source of hydraulic pressure (not shown), an additional sleeve 11 installed in the cavity of the housing 1 and sealed relative to the piston 6 and the sleeve 4, a latch 12 mounted in the sleeve 4, an additional bearing 13 located between the housing 1 and the additional sleeve 11, while both sleeves 4 and 11 and the piston 6 form an articulated hollow shaft rotatably mounted on two bearings a bearing 5 and an additional bearing 13, between the sleeve 4 and the cover 2, a compensation chamber 14 is formed to compensate for part of the axial load on the bearing 5, provided with hydraulic communication with the working chamber (closing) of the piston 6 or directly with a hydraulic pressure source installed between the sleeve 4 and the cover 2 additional seal 15, the seal between the sleeve and the additional sleeve is made in the form of two sealing cuffs (rings) 16, in the sleeve 4 there is made at least one channel 17, the beginning of which is located between two seals 15, and the end between the two sealing cuffs 16, in the additional sleeve 11 at least one channel 18 is made, the beginning of which is located between the two sealing cuffs 16, and the end is in the return chamber 8, formed by the additional sleeve 11 and the piston 6, while a hydraulic channel 10 for connecting the return chamber 8 with a hydraulic pressure source (not shown) is made in the cover 2 and its end is placed between two seals 15 of the sleeve 4 relative to the cover 2.

Система смазки и охлаждения подшипников (см. фиг.3) в устройстве для герметизации устья скважины (см. фиг.2) включает подводящие каналы 19, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями этих элементов, и отводящие каналы 20, содержит насос 21. Причем насос 21 и отводящие каналы 20 выполнены в виде радиальных или направленных под острым углом к радиусу центрального отверстия корпуса отверстий или каналов и размещены на элементе устройства, имеющем возможность вращения, а подводящие каналы 19 выполнены в виде осевых или направленных под острым углом к оси вращения отверстий или каналов, при этом подводящие и отводящие каналы имеют как минимум два общих проточных коллектора 22 и 23, один из которых проходит через зазор между обоймами подшипника 5.The lubrication and cooling system of bearings (see Fig. 3) in a device for sealing a wellhead (see Fig. 2) includes inlet channels 19, made mainly in non-rotating elements of the device or formed by the surfaces of these elements, and outlet channels 20, contains a pump 21 Moreover, the pump 21 and the discharge channels 20 are made in the form of holes or channels radial or directed at an acute angle to the radius of the central hole of the housing and are placed on a device element that can be rotated, and the supply channels 19 Nena as axial or directed at an acute angle to the axis of rotation of the holes or channels, the inlet and outlet ducts have at least two common flow manifold 22 and 23, one of which passes through the gap between the bearing collars 5.

Система смазки и охлаждения подшипников (см. фиг.4) в устройстве для герметизации устья скважины (см. фиг.1) включает подводящие каналы 24, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями невращающихся элементов, и отводящие каналы 25, содержит насос 26, связанный через каналы 24 и 25 с дополнительным подшипником 13, размещенным между корпусом 1 и дополнительной гильзой 11, выполненным в виде наклонных лопаток или отверстий 27, размещенных на элементе устройства (дополнительной гильзе 11), имеющем возможность вращения, при этом лопатки или отверстия 27 занимают лишь часть кругового периметра этого элемента устройства, а остальная часть периметра свободна или имеет лопатки или отверстия 28 с противоположным углом наклона или направленные вдоль оси вращения.The lubrication and cooling system of bearings (see Fig. 4) in a device for sealing a wellhead (see Fig. 1) includes inlet channels 24, made mainly in non-rotating elements of the device or formed by the surfaces of non-rotating elements, and outlet channels 25, contains a pump 26 connected through channels 24 and 25 with an additional bearing 13 located between the housing 1 and the additional sleeve 11, made in the form of inclined blades or holes 27 located on the element of the device (additional sleeve 11), having rotation, while the blades or holes 27 occupy only part of the circular perimeter of this element of the device, and the rest of the perimeter is free or has blades or holes 28 with an opposite angle of inclination or directed along the axis of rotation.

При этом подшипник 5 выполнен радиально-упорным или сфероконическим упорным, начало отводящих каналов 20 расположено вблизи нижних концов роликов подшипника 5, а подводящие каналы 19 соединены в одну сплошную кольцевую щель.In this case, the bearing 5 is made angularly or spherically tapered, the beginning of the outlet channels 20 is located near the lower ends of the rollers of the bearing 5, and the inlet channels 19 are connected into one continuous annular gap.

Устройство работает следующим образом (см. фиг.2).The device operates as follows (see figure 2).

При необходимости герметизации устья скважины с возможностью вращения и подачи инструмента гидравлическое давление от источника давления (насос с гидроаккумулятором) подается в канал 9 и поступает одновременно в рабочую камеру 7 и разгрузочную компенсационную камеру 14. При этом поршень 6 под действием давления в рабочей камере 7 движется вверх, сжимая уплотнительный элемент 3, который вследствие сужающейся формы полости гильзы 4 выдвигается в центральное отверстие корпуса 1, плотно охватывая и уплотняя инструмент, находящийся там (не показан), или полностью перекрывая сечение устья в случае отсутствия инструмента. Осевое усилие от воздействия поршня 6 и устьевого давления в скважине на уплотнительный элемент 3 и инструмент передается через гильзу 4 на подшипник 5 лишь частично, поскольку основная часть усилия компенсируется давлением жидкости, поступившей через гидроканал 9 в разгрузочную компенсационную камеру 14 и воздействующей на верхнюю часть гильзы 4, компенсируя нижнее осевое усилие и разгружающее подшипник 5. Часть жидкости при вращении гильзы 4 центробежной силой выбрасывается из насоса, выполненного в виде каналов 20 и 21, образуя циркуляцию в замкнутом контуре: каналы 20 и 21 (насос), коллектор 23, щель-канал 19, коллектор 22, насос 21, смазывая, промывая и охлаждая подшипник 5. Часть жидкости при вращении дополнительной гильзы 11 лопатками (отверстиями) 28, имеющими отрицательный угол атаки, подается в подшипник 13, а лопатками (отверстиями) 27 с положительным углом откачивается из подшипника 13.If it is necessary to seal the wellhead with the ability to rotate and feed the tool, hydraulic pressure from the pressure source (pump with a hydraulic accumulator) is supplied to channel 9 and simultaneously enters the working chamber 7 and the unloading compensation chamber 14. In this case, the piston 6 moves under pressure in the working chamber 7 upward, compressing the sealing element 3, which due to the narrowing shape of the cavity of the sleeve 4 extends into the Central hole of the housing 1, tightly gripping and sealing the tool located there (not yet occupied), or completely overlapping the section of the mouth in the absence of a tool. The axial force from the action of the piston 6 and the wellhead pressure in the borehole on the sealing element 3 and the tool is transmitted through the sleeve 4 to the bearing 5 only partially, since the main part of the force is compensated by the pressure of the fluid received through the hydraulic channel 9 into the discharge chamber 14 and acting on the upper part of the sleeve 4, compensating for the lower axial force and the unloading bearing 5. Part of the liquid during rotation of the sleeve 4 by centrifugal force is ejected from the pump, made in the form of channels 20 and 21, forming a circulation closed loop: channels 20 and 21 (pump), collector 23, slot channel 19, collector 22, pump 21, lubricating, washing and cooling the bearing 5. Part of the liquid during rotation of the additional sleeve 11 with blades (holes) 28 having a negative angle of attack is supplied to the bearing 13, and is blown out of the bearing 13 with the blades (holes) 27 with a positive angle.

Радиальное усилие, возникающее от несоосности инструмента, воспринимается уплотнительным элементом 3 и подшипником 13 и поэтому не вызывает перекоса или неравномерного нагружения подшипника 5.The radial force arising from misalignment of the tool is perceived by the sealing element 3 and the bearing 13 and therefore does not cause misalignment or uneven loading of the bearing 5.

Для разгерметизации устья скважины давление жидкости от источника гидравлического давления снимается с канала 9 и подается в канал 10 и далее через каналы 17 и 18 в возвратную камеру 8. Поршень 6 опускается, освобождая уплотнительный элемент 3 и зажатый им инструмент.To depressurize the wellhead, the fluid pressure from the hydraulic pressure source is removed from the channel 9 and fed into the channel 10 and then through the channels 17 and 18 to the return chamber 8. The piston 6 is lowered, releasing the sealing element 3 and the tool clamped by it.

Устройство реализовано в конструкциях универсальных вращающихся превенторов ВУГП 156х21, где гильзы 4 и 11 объединены в единый вал, внутренняя втулка гильзы 11 выполнена отделяемой на разъемном соединении, а диаметры меньших уплотнений поршня 6 и гильзы 4 равны, и ВУГП 156х35 (180х35), где гильзы 4 и 11 выполнены раздельными, а внутренняя втулка гильзы 11 выполнена как одно целое с гильзой, рассчитаны превенторы на рабочее давление в режиме вращения до 21,0-35,0 МПа (210-350 кг/см2) и имеют сферические уплотнительные элементы со стальными армирующими вкладышами.The device is implemented in the designs of the universal rotating preventers VUGP 156x21, where the sleeves 4 and 11 are combined into a single shaft, the inner sleeve of the sleeve 11 is detachable on a detachable connection, and the diameters of the smaller piston seals 6 and the sleeve 4 are equal, and VUGP 156x35 (180x35), where the sleeves 4 and 11 are made separate, and the inner sleeve of the sleeve 11 is made integrally with the sleeve, the preventers are designed for working pressure in rotation mode up to 21.0-35.0 MPa (210-350 kg / cm 2 ) and have spherical sealing elements with steel reinforcing inserts .

Claims (4)

1. Устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с центральным отверстием и полостью, уплотненную относительно корпуса, уплотнительный элемент из эластичного материала, армированный жесткими сегментными вставками, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, установленную с возможностью вращения, уплотненную относительно крышки, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, поршень с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, уплотненный относительно корпуса и имеющий рабочую камеру и возвратную камеру, гидравлические каналы для связи рабочей и возвратной камер с источником гидравлического давления, дополнительную гильзу, установленную в полости корпуса и уплотненную относительно поршня и гильзы, фиксатор, установленный в гильзе, дополнительный подшипник, размещенный между корпусом и дополнительной гильзой, при этом гильзы и поршень образуют сочлененный полый вал, размещенный с возможностью вращения на двух опорах, и систему смазки и охлаждения подшипников, отличающееся тем, что уплотнение между гильзами выполнено в виде двух уплотнительных манжет, между гильзой и крышкой образована компенсационная камера для компенсации части осевой нагрузки на подшипник, снабженная гидравлической связью с рабочей камерой поршня или непосредственно с источником гидравлического давления, между гильзой и крышкой установлено дополнительное уплотнение, в гильзе выполнен, как минимум, один канал, начало которого размещено между уплотнениями, а конец между двумя уплотнительными манжетами, в дополнительной гильзе выполнен, как минимум, один канал, начало которого размещено между двумя упомянутыми уплотнительными манжетами, а конец в возвратной камере, при этом гидравлический канал для связи возвратной камеры с источником гидравлического давления выполнен в крышке и его окончание размещено между уплотнениями гильзы относительно крышки.1. A device for sealing the wellhead, including a housing with a cavity and a central hole, a cover with a central hole and a cavity, sealed relative to the housing, a sealing element made of elastic material reinforced with rigid segment inserts, a sleeve with a cavity for accommodating the sealing element, mounted for rotation sealed relative to the cover, a bearing for transmitting force from the sleeve to the cover, a piston with a surface for accommodating the sealing element, sealed relative the housing and having a working chamber and a return chamber, hydraulic channels for connecting the working and return chambers to a source of hydraulic pressure, an additional sleeve installed in the body cavity and sealed relative to the piston and the sleeve, a latch installed in the sleeve, an additional bearing located between the housing and an additional sleeve, while the sleeves and the piston form an articulated hollow shaft rotatably mounted on two bearings, and a lubrication and cooling system for bearings, characterized by that the seal between the sleeves is made in the form of two sealing sleeves, a compensation chamber is formed between the sleeve and the cover to compensate for part of the axial load on the bearing, provided with hydraulic communication with the piston working chamber or directly with a hydraulic pressure source, an additional seal is installed between the sleeve and the cover, in the sleeve is made of at least one channel, the beginning of which is placed between the seals, and the end between the two sealing cuffs in the additional sleeve is made, ak least one channel, the beginning of which is arranged between said two sealing sleeves, and the end in the return chamber, wherein the hydraulic channel for communication with the return chamber of the hydraulic pressure source is formed in the cover and its end seals placed between the sleeve relative to the lid. 2. Устройство по п. 1 с системой смазки и охлаждения подшипников по п. 3 или 4, отличающееся тем, что подшипник выполнен радиально-упорным или сфероконическим упорным, начало отводящих каналов расположено вблизи нижних концов роликов подшипника, а подводящие каналы соединены в одну сплошную кольцевую щель.2. The device according to p. 1 with a lubrication and cooling system for bearings according to p. 3 or 4, characterized in that the bearing is made angularly or spherically tapered, the beginning of the discharge channels is located near the lower ends of the bearing rollers, and the supply channels are connected in one continuous annular gap. 3. Система смазки и охлаждения подшипников, включающая подводящие каналы, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями этих элементов, и отводящие каналы, отличающаяся тем, что содержит насос, причем насос и отводящие каналы выполнены в виде радиальных или направленных под острым углом к радиусу центрального отверстия корпуса отверстий или каналов и размещены на элементе устройства, имеющем возможность вращения, а подводящие каналы выполнены в виде осевых или направленных под острым углом к оси вращения отверстий или каналов, при этом подводящие и отводящие каналы имеют, как минимум, два общих проточных коллектора, один из которых проходит через зазор между обоймами подшипника.3. A lubrication and cooling system for bearings, including inlet channels made mainly in non-rotating device elements or formed by the surfaces of these elements, and outlet channels, characterized in that it contains a pump, the pump and outlet channels made in the form of radial or directed at an acute angle to the radius of the Central hole of the housing of the holes or channels and are placed on the element of the device, having the possibility of rotation, and the supply channels are made in the form of axial or directed under a sharp glom to the axis of rotation of holes or channels, the inlet and outlet ducts have at least two general flow collector, one of which passes through the gap between the bearing collars. 4. Система смазки и охлаждения подшипников, включающая подводящие каналы, выполненные преимущественно в невращающихся элементах устройства или образованные поверхностями элементов, и отводящие каналы, отличающаяся тем, что содержит насос, связанный через каналы с дополнительным подшипником, размещенным между корпусом и дополнительной гильзой, выполненный в виде наклонных лопаток или отверстий, размещенных на элементе устройства, имеющем возможность вращения, при этом лопатки или отверстия занимают лишь часть кругового периметра этого элемента устройства, а остальная часть периметра свободна или имеет лопатки или отверстия с противоположным углом наклона или направленные вдоль оси вращения.4. A lubrication and cooling system for bearings, including inlet channels made mainly in non-rotating elements of the device or formed by the surfaces of the elements, and outlet channels, characterized in that it comprises a pump connected through channels with an additional bearing located between the housing and the additional sleeve, made in in the form of inclined blades or holes placed on an element of the device that can be rotated, while the blades or holes occupy only part of the circular perimeter of this about the element of the device, and the rest of the perimeter is free or has blades or holes with an opposite angle of inclination or directed along the axis of rotation.
RU2000116839/03A 2000-06-29 2000-06-29 Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants) RU2238391C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000116839/03A RU2238391C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000116839/03A RU2238391C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000116839A RU2000116839A (en) 2002-05-20
RU2238391C2 true RU2238391C2 (en) 2004-10-20

Family

ID=33536814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000116839/03A RU2238391C2 (en) 2000-06-29 2000-06-29 Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2238391C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523273C2 (en) * 2009-04-14 2014-07-20 Акер Сабси АС Submerged wellhead valve
RU2527054C1 (en) * 2013-07-08 2014-08-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" Spherical circular rotary preventer
RU181499U1 (en) * 2017-10-27 2018-07-17 Сергей Олегович Киреев Rotary annular preventer with piston braking device
RU191857U1 (en) * 2018-04-19 2019-08-26 Сергей Олегович Киреев High reliability ring preventer

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2523273C2 (en) * 2009-04-14 2014-07-20 Акер Сабси АС Submerged wellhead valve
RU2527054C1 (en) * 2013-07-08 2014-08-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" Spherical circular rotary preventer
RU181499U1 (en) * 2017-10-27 2018-07-17 Сергей Олегович Киреев Rotary annular preventer with piston braking device
RU191857U1 (en) * 2018-04-19 2019-08-26 Сергей Олегович Киреев High reliability ring preventer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU766706B2 (en) A screw compressor injected with water
AU663648B2 (en) Liquid ring pumps with rotating liners
NO20110490A1 (en) Electrically submersible pump with evenly loaded axial bearings
EP0699281B1 (en) Self-aligning shaft support
RU2238391C2 (en) Device for sealing well mouth and system for oiling and cooling bearings (variants)
CN101421510B (en) A radial cylinder hydraulic
US20090194951A1 (en) Cooling system for injection sealant stuffing box
US6016600A (en) Method of assembling a turbine runner situated in a water passageway
CN101341311A (en) Improved gland box for driving head of oil well pump
US9488050B2 (en) Radial cylinder hydraulic machine with improved oscillating radial cylinder
US4749335A (en) Rotary joint
CN102345554B (en) Star-like cylinder hydraulic motor
EP1193394B1 (en) Two piece barrel design for a hydraulic oil pump
CN106246129B (en) Multifunctional polish rod sealing device
RU73385U1 (en) PUMPING INSTALLATION FOR WATER PUMPING IN A WELL WITH LOW COLLECTOR PROPERTIES OF THE OIL LINE
CN205530269U (en) Antiwear rotary joint
US2917003A (en) Variable stroke variable pressure pump or compressor
CN2187231Y (en) Radial plunger high-pressure water pump
CN220060440U (en) Main driving speed reducer of external pipe jacking machine
WO2013119369A2 (en) Seal arrangement along the shaft of a liquid ring pump
CN219034661U (en) Top drive flushing pipe device of mechanical seal
CN219953249U (en) Oil exploitation drilling device
RU2175709C2 (en) Facility to seal well-head
CN214788677U (en) Gear plunger clutch
RU2000116839A (en) A DEVICE FOR SEALING A WELL'S HOLE AND A LUBRICATION AND COOLING SYSTEM FOR BEARINGS

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040630

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20071210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120630

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20130827

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140630

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20150820

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160630