RU2250349C2

RU2250349C2 - Well mouth pressurization device

Info

Publication number: RU2250349C2
Application number: RU2003100851/03A
Authority: RU
Inventors: О.Б. Андрианов (RU); О.Б. Андрианов; Н.Ю. Скороспешкин (RU); Н.Ю. Скороспешкин; Б.И. Андрианов (RU); Б.И. Андрианов
Original assignee: Андрианов Олег Борисович; Скороспешкин Николай Юрьевич; Андрианов Борис Иванович
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2005-04-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device has body, drive, stopping and supporting bushings, placed in body. At least one elastic compacting element is meant for pressurization of compacted element and is mounted between stopping and supporting bushings. In body of device, with axial direction of effect on elastic compacting elements, branch pipe with apertures, kinematically connected to drive, and clip with windows placed in branch pipe and rigidly connected to body, are placed. Elastic compacting element is rigidly connected to bushings and made frameless, for example, of rubber, or with frame, for example, of rubber fiber. Parts of device in contact with compacting element are made whole, detachable or cut. Device is additionally provided with catcher, connected to body to prevent fall of equipment into well, middle part and cover, mounted above branch pipe for final circling of compacted element. Device can be provided with one or several branch and force cannels, provided with ports for draining collected fluid and forcing working agent. Device can have hydraulic or gas-dynamic compactor, mounted below the clip.

EFFECT: higher efficiency.

5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин, и может быть использовано в процессах производства работ с оборудованием, инструментом и приборами, спускаемыми в скважину на кабеле, проволоке, канате, штангах и др.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for sealing the wellhead, and can be used in the processes of working with equipment, tools and devices, lowered into the well by cable, wire, rope, rods, etc.

Известно "Устройство для герметизации устья скважины при спускоподъемных операциях геофизического кабеля" (А.С. №994686 от 07.02.1983 г.), выполненное с возможностью радиального сжатия уплотнительных элементов, включающее корпус и размещенные внутри него гидроуправляемые сальники.It is known "Device for sealing the wellhead during tripping operations of the geophysical cable" (AS No. 994686 of 02/07/1983), made with the possibility of radial compression of the sealing elements, comprising a housing and hydraulically controlled glands located inside it.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность работы из-за влияния давления скважинного флюида на осевое сжатие уплотнительных элементов.The disadvantages of this device are the low efficiency due to the influence of the pressure of the well fluid on the axial compression of the sealing elements.

Наиболее близким по техническому решению среди герметизирующих устройств, выполненных с возможностью осевого сжатия уплотнительных элементов, является “Сальниковое устройство лубрикатора” (А.С. №1086120 от 15.04.84 г.), включающее корпус, привод, подвижные втулки, размещенные в корпусе, эластичный уплотнительный элемент, установленный между втулками.The closest in technical solution among the sealing devices made with the possibility of axial compression of the sealing elements is the “Gland lubricator device” (AS No. 1086120 dated 04/15/84), including the housing, drive, movable bushings placed in the housing, elastic sealing element installed between the bushings.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность его работы из-за влияния давления скважинного флюида на сжатие уплотнительных элементов, высокая вероятность загрязнения окружающей среды скважинным флюидом, отсутствие ловителей, предотвращающих падение приборов и устройств в скважину.The disadvantages of this device are the low efficiency of its operation due to the influence of the pressure of the wellbore fluid on the compression of the sealing elements, the high likelihood of environmental pollution by the wellbore fluid, the absence of catchers to prevent the fall of instruments and devices into the well.

Целью изобретения является повышение эффективности работы герметизирующего устройства за счет уменьшения влияния давления скважинного флюида на сжатие эластичных уплотнительных элементов, обеспечения утилизации просочившегося скважинного флюида и предотвращения падения приборов и устройств в скважину.The aim of the invention is to increase the efficiency of the sealing device by reducing the influence of the pressure of the wellbore fluid on the compression of the elastic sealing elements, ensuring the disposal of leaked wellbore fluid and preventing the fall of instruments and devices into the well.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении эффективности и надежности работы герметизирующего устройства.The positive effect of using the invention is to increase the efficiency and reliability of the sealing device.

Поставленная цель достигается тем, что в корпусе герметизирующего устройства с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы дополнительно установлены кинематически связанный с приводом патрубок с отверстиями и обойма с окнами, размещенная в патрубке, при этом устройство снабжено одним или несколькими эластичными уплотнительными элементами, жестко связанными с втулками и выполненными бескаркасными или каркасными, например резиновыми, резинотканевыми, кордтканевыми или кордшнуровыми, а детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом, выполнены цельными (сплошными), разъемными или разрезными.This goal is achieved by the fact that in the housing of the sealing device with an axial direction of action on the sealing elements there is additionally installed a kinematically connected pipe with holes and a clip with windows placed in the pipe, the device being equipped with one or more elastic sealing elements rigidly connected to the bushings and made frameless or frame, for example rubber, rubber cloth, cord fabric or cord, and the parts of the device in contact e with the sealing member, made in one piece (solid), or the split detachable.

Устройство может быть снабжено ловителем, соединенным с корпусом для предотвращения падения приборов в скважину в случае обрыва кабеля.The device can be equipped with a catcher connected to the housing to prevent devices from falling into the well in the event of a cable break.

Устройство может быть дополнительно снабжено сальником и крышкой, установленными над патрубком для окончательного обтирания уплотняемого элемента, при этом управление сальником выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим.The device can be additionally equipped with an oil seal and a cover mounted above the nozzle for final wiping of the element to be sealed, while controlling the oil seal is mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic.

Устройство дополнительно оснащено одним или несколькими отводными и нагнетательными каналами, оборудованными штуцерами для отвода скважинного флюида и нагнетания рабочего агента.The device is additionally equipped with one or more bypass and injection channels, equipped with fittings for diverting the well fluid and for pumping the working agent.

Устройство дополнительно оснащено гидро- или газодинамическим уплотнителем, установленным под обоймой для уменьшения скорости потока скважинного флюида.The device is additionally equipped with a hydro- or gas-dynamic seal installed under the clip to reduce the flow rate of the well fluid.

Кроме этого, в корпусе устройства с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы установлена мембрана, связанная с втулками.In addition, a membrane connected to the bushings is installed in the device’s body with a radial direction of action on the sealing elements.

На фиг.1 изображено герметизирующее устройство устья скважины, оборудованное механическим приводом с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы.Figure 1 shows the sealing device of the wellhead, equipped with a mechanical drive with an axial direction of action on the sealing elements.

На фиг.2 изображено герметизирующее устройство устья скважины, снабженное ловителем.Figure 2 shows the sealing device of the wellhead, equipped with a catcher.

На фиг.3 изображено герметизирующее устройство устья скважины, оборудованное гидро- или пневмоприводом с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы.Figure 3 shows the sealing device of the wellhead, equipped with a hydraulic or pneumatic drive with an axial direction of action on the sealing elements.

На фиг.4 изображено герметизирующее устройство устья скважин, оборудованное гидро- или пневмоприводом с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы.Figure 4 shows the sealing device of the wellhead, equipped with a hydraulic or pneumatic drive with a radial direction of action on the sealing elements.

Устройство включает корпус 1 (фиг.1-4), в котором установлен патрубок 2 (фиг.1, 3) с отверстиями 3 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 и кинематически связанный с приводом 4, обойму 5 с окнами 6, размещенную в патрубке 2 и жестко связанную с корпусом 1, установленные в обойме 5 упорные 7 и опорные 8 втулки, эластичные уплотняющие элементы 9, связанные с втулками 7 и 8 фиксирующими элементами, например, фигурными шайбами 10, отводной штуцер 11, установленный над обоймой 5. При этом упорные втулки 7 жестко связаны с патрубком 2, например, винтами или штифтами 12, размещенными в окнах 6 обоймы 5, опорные втулки 8 жестко связаны с обоймой 5 известными способами (резьбой и др.).The device includes a housing 1 (Figs. 1-4), in which a nozzle 2 (Figs. 1, 3) is installed with holes 3 with the possibility of axial movement relative to the housing 1 and kinematically connected to the drive 4, a clip 5 with windows 6 located in the nozzle 2 and rigidly connected to the housing 1, the thrust 7 and the supporting 8 bushings installed in the cage 5, the elastic sealing elements 9, the locking elements connected to the bushings 7 and 8, for example, curly washers 10, the outlet fitting 11 mounted above the casing 5. thrust bushings 7 are rigidly connected to the pipe 2, for example, pins or pins 12 located in the windows 6 of the holder 5, the support sleeve 8 is rigidly connected to the holder 5 by known methods (threading, etc.).

Кроме того, устройство включает сальник 13 для очистки уплотняемого элемента (кабеля, проволоки, каната и др.) 14 от скважинного флюида 15 и крышку 16, фиксирующую степень обжима сальником 13 уплотняемого элемента 14, установленные над патрубком 2 гидро- или газодинамический уплотнитель 17 и дополнительный отводной штуцер 18 с регулирующим краном (вентилем) 19, размещенные под обоймой 2, штуцер 20 для подачи смазочного агента с обратным клапаном 21, ловитель 22. При этом детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом 14, могут быть выполнены цельными (сплошными), разъемными или разрезными, а все штуцеры выполнены с возможностью подсоединения гидролиний, кранов, клапанов и др. Кроме того, сальник 13 и эластичные уплотнительные элементы 9 могут быть выполнены бескаркасными или каркасными, например, резиновыми, резинотканевыми, кордтканевыми или кордшнуровыми, а управление сальником 13 выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим.In addition, the device includes an oil seal 13 for cleaning the sealing element (cable, wire, rope, etc.) 14 from the borehole fluid 15 and a cover 16, which fixes the degree of compression of the oil seal 13 of the sealing element 14, installed above the nozzle 2 hydro or gas dynamic seal 17 and an additional outlet nipple 18 with a control valve (valve) 19, located under the yoke 2, a nipple 20 for supplying a lubricant with a check valve 21, a catcher 22. In this case, the device parts in contact with the sealing element 14 can be made solid, detachable or split, and all fittings are made with the possibility of connecting hydraulic lines, cranes, valves, etc. In addition, the gland 13 and elastic sealing elements 9 can be made frameless or frame, for example, rubber, rubber-fabric, cord-fabric or cord-shaped , and the control of the gland 13 is mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic.

Устройство (фиг.3, 4) может быть снабжено гидравлическим или пневматическим приводом 23, пружиной 24 и нагнетательными каналами 25, оборудованными дополнительными штуцерами 26 для возможности регулирования сжатия эластичного уплотнительного элемента 9. Также устройство может быть снабжено мембраной 27 для отделения уплотнительного элемента 9 от полости 28 с рабочим агентом 29. При этом мембрана 27 и эластичный уплотнительный элемент 9 связаны с втулками 7,8, например, фигурными вкладышами 30 и переводниками 31, а закачку рабочего агента 29 (жидкости) в полость 28 осуществляют через клапан 32.The device (Figs. 3, 4) can be equipped with a hydraulic or pneumatic actuator 23, a spring 24 and pressure channels 25, equipped with additional fittings 26 to control compression of the elastic sealing element 9. Also, the device can be equipped with a membrane 27 to separate the sealing element 9 from the cavity 28 with the working agent 29. In this case, the membrane 27 and the elastic sealing element 9 are connected to the bushings 7.8, for example, shaped inserts 30 and sub 31, and the injection of the working agent 29 (liquid) into cavity 28 is carried out through valve 32.

Герметизирующее устройство работает следующим образом.The sealing device operates as follows.

Перед проведением работ на скважине устройство устанавливается на уплотняемом элементе (например, кабеле) 14 без перезаделки кабельного наконечника в том случае, если элементы герметизирующего устройства, контактирующие с кабелем 14, выполнены разъемными или разрезными.Before carrying out work on the well, the device is installed on the sealing element (for example, cable) 14 without re-fitting the cable lug if the elements of the sealing device in contact with cable 14 are made detachable or split.

Если же вышеуказанные элементы выполнены цельными (сплошными), то сначала на кабеле 14 устанавливается герметизирующее устройство и лишь затем закрепляется кабельный или иной наконечник (условно не показан).If the above elements are made solid (solid), then first on the cable 14 is installed a sealing device and only then a cable or other terminal is fixed (not shown conditionally).

После установки герметизирующего устройства в рабочем режиме первоначальное гашение энергии потока скважинного флюида 15 осуществляется гидро- или газодинамическим уплотнителем 17.After installing the sealing device in the operating mode, the initial quenching of the energy of the flow of the well fluid 15 is carried out by a hydro- or gas-dynamic sealant 17.

Через штуцер 20 с обратным клапаном 21 можно закачивать уплотняющую густую смазку (условно не показана) в гидро- или газодинамический уплотнитель 17.Through the fitting 20 with a check valve 21, it is possible to pump a thick grease (not shown conditionally) into a hydro- or gas-dynamic seal 17.

Скважинный флюид 15, с пониженной энергией потока, может утилизироваться через отводной штуцер 18, установленный между опорной втулкой 8 и газо- или гидродинамическим уплотнителем 17. При этом количество утилизируемого скважинного флюида 15 может регулироваться с помощью крана 19.The downhole fluid 15, with a reduced flow energy, can be disposed of through the outlet fitting 18, which is installed between the support sleeve 8 and the gas or hydrodynamic seal 17. In this case, the amount of utilized downhole fluid 15 can be adjusted using a valve 19.

Дальнейшая герметизация кабеля 14 (фиг.1, 3) осуществляется эластичными уплотнительными элементами 9. Осевое сжатие или растяжение эластичных уплотнительных элементов 9 осуществляется осевыми перемещениями упорных втулок 7. Скважинный флюид 15, просочившийся через эластичные уплотнительные элементы 9, может утилизироваться через отводной штуцер 11, установленный между обоймой 5 и сальником 13. Окончательное обтирание кабеля 14 производится сальником 13, установленным над упорным патрубком 2 и поджимаемым крышкой 16, установленной над сальником 13.Further sealing of the cable 14 (FIGS. 1, 3) is carried out by elastic sealing elements 9. Axial compression or stretching of the elastic sealing elements 9 is carried out by axial movements of the thrust sleeves 7. The well fluid 15 leaked through the elastic sealing elements 9 can be disposed of through the outlet fitting 11, installed between the yoke 5 and the stuffing box 13. The final wiping of the cable 14 is done by the stuffing box 13, mounted above the stop pipe 2 and the squeezable cover 16, mounted above the stuffing box thirteen.

В случае обрыва кабеля 14, произошедшего в результате удара скважинного прибора или иного инструмента (условно не показаны) об герметизирующее устройство, ловитель 22 (фиг.2), присоединенный к корпусу 1, предотвратит их падение в скважину (условно не показана).In the event of a breakage of the cable 14 that occurred as a result of an impact of a downhole tool or other tool (not shown conditionally) on a sealing device, a catcher 22 (figure 2) attached to the body 1 will prevent them from falling into the well (not shown conditionally).

При использовании гидравлического или пневматического привода с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы 9 (фиг.3) пружина 24 за счет упругости регулирует степень сжатия уплотнительного элемента 9. В случае необходимости, через нагнетательные каналы 25, оборудованные дополнительными штуцерами 26, в полость 28 закачивается (или отводится) агент 29, например, масло, позволяющий расслабить или сжать пружину 24 и вернуть патрубок 2 в исходное состояние.When using a hydraulic or pneumatic actuator with an axial direction of action on the sealing elements 9 (Fig. 3), the spring 24 adjusts the compression ratio of the sealing element 9 due to elasticity. If necessary, it is pumped into the cavity 28 through the discharge channels 25 equipped with additional fittings 26 ( or is diverted) agent 29, for example, oil, which allows you to relax or compress the spring 24 and return the pipe 2 to its original state.

При использовании герметизирующего устройства с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы 9 (фиг.4) степень радиального сжатия уплотнительного элемента 9 регулируется путем закачки через клапан 32 рабочего агента 29 в полость 28 между втулками 7 и 8.When using a sealing device with a radial direction of action on the sealing elements 9 (Fig. 4), the degree of radial compression of the sealing element 9 is controlled by injection through the valve 32 of the working agent 29 into the cavity 28 between the bushings 7 and 8.

При этом мембрана 27 служит герметизирующей перегородкой между уплотнительным элементом 9 и полостью 28, заполненной рабочим агентом 29, а фигурные вкладыши 30 и переводники 31 предотвращают осевое перемещение уплотнительного элемента 9 и мембраны 27.In this case, the membrane 27 serves as a sealing wall between the sealing element 9 and the cavity 28 filled with the working agent 29, and the shaped inserts 30 and sub 31 prevent axial movement of the sealing element 9 and the membrane 27.

Предложенные технические решения повышают эффективность и расширяют функциональные возможности работы устройства, в частности значительно уменьшают влияние давления скважинного флюида на сжатие уплотнительных элементов, обеспечивают возможность для управляемого, равномерного сжатия уплотнительных элементов, обеспечивают возможность утилизировать просочившийся скважинный флюид, исключить падение приборов в скважину при обрыве кабеля, устанавливать сальниковое устройство на кабеле, проволоке и т.п. без предварительной перезаделки кабельного или иного наконечника.The proposed technical solutions increase the efficiency and expand the functional capabilities of the device, in particular, significantly reduce the effect of well fluid pressure on the compression of the sealing elements, provide the ability for controlled, uniform compression of the sealing elements, provide the ability to utilize the leaked well fluid, to prevent devices from falling into the well when the cable is broken , install gland device on cable, wire, etc. without re-termination of the cable or other terminal.

Claims

1. The sealing device of the wellhead, made of parts with the possibility of axial direction of action under the action of the drive on at least one elastic sealing element designed to seal the sealing element, installed between the stop and support sleeves placed in the housing, characterized in that additionally kinematically connected to the drive nozzle with holes and a holder with windows placed in the nozzle and rigidly connected to the housing, while elastic the relative element is rigidly connected with the thrust and support bushings and is made frameless, for example rubber, or frame, for example rubber-fabric, cord fabric or cord, thrust and support bushings are installed in a cage, and the thrust bushings are rigidly connected to the nozzle, and device parts in contact with the sealing element are made integral, detachable or split.

2. The sealing device of the wellhead according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with a catcher connected to the body.

3. The sealing device of the wellhead according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with an oil seal and a cover installed above the nozzle, while controlling the oil seal is mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic.

4. The sealing device of the wellhead according to claim 1, characterized in that it is equipped with one or more by-pass and injection channels equipped with fittings.

5. The sealing device of the wellhead according to claim 1, characterized in that it is equipped with a hydro- or gas-dynamic sealant installed under the clip.