RU2270325C1 - Well head sealing device - Google Patents
Well head sealing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2270325C1 RU2270325C1 RU2004126293/03A RU2004126293A RU2270325C1 RU 2270325 C1 RU2270325 C1 RU 2270325C1 RU 2004126293/03 A RU2004126293/03 A RU 2004126293/03A RU 2004126293 A RU2004126293 A RU 2004126293A RU 2270325 C1 RU2270325 C1 RU 2270325C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- rotor
- sealing
- housing
- seal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Sealing Devices (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья скважины при проведении работ, связанных с выполнением спускоподъемных операций с колонной бурильных труб и ее вращением ведущей трубой.The invention relates to equipment for sealing a wellhead during work associated with performing hoisting operations with a drill pipe string and its rotation with a lead pipe.
Известно оборудование для герметизации устья скважины (а.с. 1810485, МКИ Е 21 В 33/03), содержащее полый цилиндрический корпус с осевым каналом для пропуска труб, с уплотнительным элементом и фланцем для присоединения к устьевому фланцу, а также герметизирующую вставку с уплотнительным элементом.Known equipment for sealing the wellhead (AS 1810485, MKI E 21 B 33/03), comprising a hollow cylindrical body with an axial channel for pipe passage, with a sealing element and a flange for connection to the wellhead flange, as well as a sealing insert with a sealing an element.
Недостатком известного оборудования является низкая производительность работы при выполнении спускоподъемных операций с бурильной колонной, связанная с необходимостью временных затрат на монтаж и демонтаж съемного хомута на каждой наращиваемой или поднимаемой из скважины трубе. Кроме того, известное оборудование обладает высокой трудоемкостью в эксплуатации и в техническом обслуживании, обусловленные сложностью конструкции, а также, вследствие этого, низкой надежностью работы.A disadvantage of the known equipment is the low productivity when performing hoisting operations with a drill string, associated with the need for time-consuming installation and dismantling of a removable clamp on each pipe that is being built up or lifted from the well. In addition, the known equipment has a high complexity in operation and maintenance, due to the complexity of the design, and also, as a result, low reliability.
Известно устройство герметизации устья скважины (RU 2142552, МКИ Е 21 В 33/03), содержащее:A wellhead sealing device is known (RU 2142552, MKI E 21 B 33/03), comprising:
- корпус с центральным сквозным каналом для пропуска труб бурильной колонны, содержащий верхний фланец и нижний фланец с кольцевой канавкой для уплотнительной прокладки;- a housing with a Central through channel for passing pipes of the drill string, containing an upper flange and a lower flange with an annular groove for sealing gaskets;
- герметизирующую вставку с уплотнителем ведущей бурильной трубы, выполненную в виде разъемного в диаметральной плоскости и состоящего из двух половин статора, неподвижно закрепленного в корпусе, и ротора, установленного в статоре с возможностью вращения;- a sealing insert with a leading drill pipe seal made in the form of a detachable in the diametrical plane and consisting of two halves of the stator, fixedly mounted in the housing, and a rotor mounted in the stator for rotation;
- и узел крепления статора в корпусе, выполненный в виде взаимодействующих с пазами выдвижных упоров с винтовым приводом, размещенных в радиальных отверстиях корпуса, расположенных под верхним фланцем;- and the stator mount in the housing, made in the form of interacting with the grooves of the retractable stops with a screw drive, located in the radial holes of the housing located under the upper flange;
- при этом в центральном сквозном канале корпуса выполнена коническая расточка;- in this case, a conical bore is made in the central through channel of the housing;
- ротор имеет центральный сквозной канал для прохода ведущей трубы через уплотнитель, жестко закрепленный на роторе,- the rotor has a central through channel for the passage of the lead pipe through the seal, rigidly mounted on the rotor,
- а статор снабжен уплотнительным элементом, жестко присоединенным к статору, взаимодействующим с ротором и герметизирующим полость между статором и конической расточкой корпуса.- and the stator is equipped with a sealing element rigidly attached to the stator, interacting with the rotor and sealing the cavity between the stator and the conical bore of the housing.
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы, обусловленная недолговечностью работы уплотнителя и возможностью потери герметичности в его контакте с ведущей трубой. Это объясняется тем, что жесткое крепление уплотнителя к ротору в известном устройстве реализовано поджатием эластичного уплотнителя к прилегающей поверхности центрального сквозного канала ротора и наружной поверхности ведущей трубы посредством крышки, закрепленной на верхнем торце ротора болтами. Тем самым, в результате возникновения нерегулируемого усилия прижатия, рассчитанного на максимальное давление флюида на устье скважины, и большой поверхности контакта при перемещениях ведущей трубы может происходить равномерный повышенный износ уплотнителя. При этом форма уплотнителя и его размещение в зазоре между ведущей трубой и ротором не обеспечивают эффекта самогерметизации при повышении давления скважинного флюида на устье так, как это происходит при использовании манжетных или круглых кольцевых уплотнений, размещаемых в канавках. Поэтому для сохранения герметичности по мере износа уплотнителя в зоне его контакта с ведущей трубой необходимо периодически увеличивать усилие его поджатия болтами, для чего необходимы остановки процесса бурения, дополнительные затраты времени и повышенные эксплуатационные затраты на смену уплотнителя при его чрезмерном износе.A disadvantage of the known device is the low reliability due to the short life of the seal and the possibility of loss of tightness in its contact with the lead pipe. This is due to the fact that the seal is attached to the rotor in a known device by compressing the elastic seal against the adjacent surface of the central through channel of the rotor and the outer surface of the drive pipe by means of a cap bolted to the upper end of the rotor. Thus, as a result of the occurrence of an uncontrolled pressing force, calculated on the maximum fluid pressure at the wellhead, and a large contact surface during movement of the lead pipe, uniform increased wear of the sealant can occur. Moreover, the shape of the seal and its placement in the gap between the lead pipe and the rotor do not provide the effect of self-sealing when the pressure of the well fluid at the wellhead increases, as is the case when using lip-type or circular ring seals placed in grooves. Therefore, to maintain tightness as the seal is worn out in the area of its contact with the lead pipe, it is necessary to periodically increase the force of its preload by bolts, which requires stopping the drilling process, additional time and increased operating costs for changing the seal when it is excessively worn.
Кроме того, повышенный односторонний износ уплотнителя будет происходить и вследствие того, что продольные оси ведущей трубы и устья скважины, как правило, имеют радиальное и угловое смещение. И поэтому эксцентричность ведущей трубы при ее вращении и продольном перемещении относительно уплотнителя будет приводить к повышенному одностороннему износу последнего, жестко закрепленного на роторе известного устройства. А такой неравномерный износ уплотнителя, во-первых, значительно уменьшает срок его службы, а во-вторых, не может быть полностью компенсирован поджатием, что может привести в процессе работы к потере герметичности и неконтролируемому прорыву скважинного флюида, переходящему в открытый фонтан.In addition, increased one-sided wear of the seal will also occur due to the fact that the longitudinal axes of the lead pipe and wellhead, as a rule, have radial and angular displacement. And therefore, the eccentricity of the lead pipe during its rotation and longitudinal movement relative to the seal will lead to increased one-sided wear of the last, rigidly fixed to the rotor of the known device. And such an uneven wear of the sealant, firstly, significantly reduces its service life, and secondly, it cannot be fully compensated by compression, which can lead to loss of tightness and uncontrolled breakthrough of the well fluid passing into an open fountain during operation.
К недостаткам известного устройства следует также отнести ограниченные эксплуатационные возможности, связанные с невозможностью герметичного монтажа на верхний фланец дополнительного противовыбросового оборудования, например, при ликвидации нефтегазопроявления в случае потери герметичности уплотнительного элемента статора или в ситуации, когда вставной герметизатор извлечен из корпуса. Это обусловлено тем, что корпус известного устройства из-за радиальных отверстий, выполненных под верхним фланцем для установки выдвижных упоров, негерметичен. Поэтому на верхнем фланце известного устройства не предусмотрена канавка под линзовое кольцо, обеспечивающая возможность герметичного монтажа дополнительного противовыбросового оборудования.The disadvantages of the known device should also include limited operational capabilities associated with the impossibility of tight installation of additional blowout equipment on the upper flange, for example, during the elimination of oil and gas manifestations in case of loss of tightness of the stator sealing element or in a situation where the plug-in sealant is removed from the housing. This is due to the fact that the housing of the known device due to radial holes made under the upper flange for installing retractable stops, is leaky. Therefore, a groove for the lens ring is not provided on the upper flange of the known device, which makes it possible to tightly mount additional blowout control equipment.
Выполнение статора известного устройства, разъемного в диаметральной плоскости и состоящего из двух половин, усложняет конструкцию и повышает стоимость устройства.The implementation of the stator of the known device, detachable in the diametrical plane and consisting of two halves, complicates the design and increases the cost of the device.
И, наконец, то, что «статор снабжен дополнительным уплотнителем, жестко присоединенным к статору и находящимся в контакте с корпусом ротора и герметизирующим полость между статором и корпусом», теоретически исключает работоспособность известного устройства, так как не обеспечивается герметичность между вращающимся ротором и неподвижным статором. Дополнительный уплотнитель не герметизирует полость статора, в которой расположен ротор, а лишь находится «...в контакте с корпусом ротора...». Таким образом, через зазоры в подвижном вращающемся соединении ротора и статора возможны пропуски флюидов, находящихся под давлением на устье скважины, вследствие чего можно сделать вывод о несоответствии известного устройства своему наименованию и функциональному назначению - герметизации устья скважины.And finally, the fact that "the stator is equipped with an additional sealant, rigidly attached to the stator and in contact with the rotor housing and sealing the cavity between the stator and the housing," theoretically excludes the operability of the known device, since there is no tightness between the rotating rotor and the stationary stator . The additional sealant does not seal the stator cavity in which the rotor is located, but only "... in contact with the rotor housing ...". Thus, through the gaps in the movable rotating joint of the rotor and stator, the passage of fluids under pressure at the wellhead is possible, as a result of which it can be concluded that the known device does not match its name and functional purpose - sealing the wellhead.
Таким образом, известное устройство обладает низкой надежностью, ограниченными эксплуатационными возможностями, сложной конструкцией и несоответствием своему наименованию и функциональному назначению.Thus, the known device has low reliability, limited operational capabilities, complex design and inconsistency with its name and functionality.
Задачей изобретения является создание устройства для герметизации устья скважины, лишенного перечисленных недостатков.The objective of the invention is to provide a device for sealing the wellhead, devoid of the above disadvantages.
Техническим результатом решения этой задачи является повышение надежности работы, расширение эксплуатационных возможностей и упрощение конструкции устройства для герметизации устья скважины и, как следствие, повышение надежности герметизации устья скважины при проведении работ, связанных с выполнением спускоподъемных операций с колонной бурильных труб и ее вращением ведущей трубой.The technical result of solving this problem is to increase the reliability of the operation, expand operational capabilities and simplify the design of the device for sealing the wellhead and, as a result, increase the reliability of the sealing of the wellhead during work related to hoisting operations with the drill pipe string and its rotation by the lead pipe.
Для обеспечения этих результатов известное устройство для герметизации устья скважины, включающее:To ensure these results, a known device for sealing the wellhead, including:
- корпус со сквозным центральным отверстием конической формы, содержащий верхний фланец и нижний фланец с кольцевой канавкой для уплотнительной прокладки;- a housing with a through conical central hole containing an upper flange and a lower flange with an annular groove for a gasket;
- вставной герметизатор с уплотнителем ведущей бурильной трубы, выполненный в виде статора, неподвижно закрепленного в корпусе, и ротора, установленного в сквозной расточке статора с возможностью вращения,- plug-in sealant with a seal of the leading drill pipe, made in the form of a stator, fixedly mounted in the housing, and a rotor installed in the through bore of the stator with the possibility of rotation,
- и узел фиксации статора в корпусе, выполненный в виде выдвижных упоров с винтовым приводом, взаимодействующих с наружной поверхностью статора;- and the stator fixation unit in the housing, made in the form of retractable stops with a screw drive, interacting with the outer surface of the stator;
- при этом в центральном сквозном канале корпуса выполнена коническая расточка,- while in the Central through channel of the housing is made conical bore,
- ротор имеет центральный сквозной канал для прохода ведущей трубы через уплотнитель, закрепленный на роторе,- the rotor has a Central through channel for the passage of the lead pipe through the seal mounted on the rotor,
- а статор снабжен эластичным уплотнительным элементом, герметизирующим полость между статором и конической расточкой корпуса,- and the stator is equipped with an elastic sealing element that seals the cavity between the stator and the conical bore of the housing,
согласно изобретениюaccording to the invention
- уплотнитель ведущей бурильной трубы выполнен в виде манжеты из эластичного материала с внутренним и наружным герметизирующими выступами и установлен в верхней расточке ротора с возможностью радиального перемещения;- the seal of the lead drill pipe is made in the form of a cuff of elastic material with inner and outer sealing tabs and is installed in the upper bore of the rotor with the possibility of radial movement;
- выдвижные упоры с винтовым приводом размещены в радиальных отверстиях, выполненных в верхнем фланце, и снабжены уплотнительными элементами;- retractable stops with a screw drive are placed in radial holes made in the upper flange and are equipped with sealing elements;
- на верхнем фланце выполнена кольцевая канавка для уплотнительной прокладки,- an annular groove for sealing gasket is made on the upper flange,
- а статор выполнен цельным и снабжен герметизирующим ротор дополнительным уплотнительным элементом из эластичного материала в виде кольца круглого сечения диаметром d, расположенного в канавке диаметром D, выполненной в конической расточке статора под углом β к плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора,- and the stator is made integral and equipped with a sealing rotor with an additional sealing element made of elastic material in the form of a circular ring of diameter d located in a groove of diameter D made in a conical bore of the stator at an angle β to a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor,
- причем величина угла β удовлетворяет соотношению- and the angle β satisfies the relation
На фиг.1 показан общий вид заявляемого устройства в рабочем положении, при котором осуществляется герметизация вращающейся ведущей трубы, на фиг.2 - вид А на фиг.1, в разрезе увеличенный вид фрагмента ротора с уплотнителем, на фиг.3 - взаимодействие дополнительного уплотнительного элемента, установленного в статоре, и ротора.Figure 1 shows a General view of the inventive device in a working position in which the rotating lead pipe is sealed, Figure 2 is a view A in figure 1, in section an enlarged view of a fragment of a rotor with a seal, in figure 3 is an interaction of an additional sealing element installed in the stator, and the rotor.
Устройство содержит корпус 1 и вставной герметизатор 2. Корпус имеет нижний фланец 3 с кольцевой канавкой 4 под уплотнительную прокладку (не показана) для герметичного монтажа на верхнем фланце устьевого оборудования скважины (не показано) и верхний фланец 5 с кольцевой канавкой 6 под уплотнительную прокладку (не показана) для герметичного монтажа на устройстве дополнительного противовыбросового оборудования (не показано).The device comprises a housing 1 and a plug-in sealant 2. The housing has a lower flange 3 with an annular groove 4 for a gasket (not shown) for tight installation on the upper flange of the wellhead equipment (not shown) and an upper flange 5 with an annular groove 6 for a gasket ( not shown) for tight installation on the device of additional blowout equipment (not shown).
Вставной герметизатор 2 содержит статор 7, неподвижно закрепленный в корпусе 1, и ротор 8, установленный в сквозной расточке статора 7 с возможностью вращения. Выполнение статора 7 в виде цельной, а не состоящей из двух половин как в прототипе, детали упрощает конструкцию заявляемого устройства и уменьшает его стоимость. Герметизация ведущей бурильной трубы 9 в роторе 8 осуществляется уплотнителем 10, выполненным в виде манжеты с внутренним герметизирующим выступом 11, образующим квадратное отверстие, охватывающее ведущую бурильную трубу 9, и наружным герметизирующим выступом 12 круглого сечения, находящимся в контакте с цилиндрической поверхностью верхней расточке 13 ротора 8. Уплотнитель 10 установлен в верхней расточки 13 ротора 8 с кольцевым зазором 14, обеспечивающим возможность радиальных перемещений уплотнителя 10 на величину кольцевого зазора 14 благодаря упругой деформации наружного герметизирующего выступа 12. Фиксация уплотнителя 10 в верхней расточке 13 осуществляется манжетодержателем 15, выполненным в виде кольца, установленным под телом уплотнителя 10, и крышкой 16 с квадратным отверстием под ведущую бурильную трубу 9, неподвижно закрепленной на роторе 8 над уплотнителем 10.The plug-in sealant 2 comprises a stator 7 fixedly mounted in the housing 1, and a rotor 8 mounted rotatably in the through bore of the stator 7. The implementation of the stator 7 in the form of a solid, and not consisting of two halves as in the prototype, the details simplifies the design of the inventive device and reduces its cost. The sealing of the leading drill pipe 9 in the rotor 8 is carried out by a
Герметизация статора 7 в сквозном центральном отверстии 17 конической формы, выполненном в корпусе 1, осуществляется уплотнительным элементом 18 в виде манжеты, установленным в кольцевой канавке 19, выполненной на наружной поверхности статора 7.The sealing of the stator 7 in the through central hole 17 of the conical shape made in the housing 1 is carried out by a sealing element 18 in the form of a cuff installed in the annular groove 19 made on the outer surface of the stator 7.
Герметизация ротора 8 в статоре 7 осуществляется дополнительным уплотнительным элементом из эластичного материала в виде кольца 20 круглого сечения диаметром d, расположенного в канавке диаметром D, выполненной в конической расточке статора под углом β к плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, при этом величина угла β удовлетворяет соотношениюThe sealing of the rotor 8 in the stator 7 is carried out by an additional sealing element of elastic material in the form of a ring 20 of circular cross section with a diameter d located in a groove with a diameter D made in a conical bore of the stator at an angle β to a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor, while the angle β satisfies the ratio
Узел фиксации статора 7 в корпусе 1 выполнен в виде выдвижных упоров 22 с винтовым приводом 23, расположенных в радиальных отверстиях 24, выполненных в верхнем фланце 5 и взаимодействующих с фигурной проточкой, выполненной на наружной поверхности статора 7. Герметизация выдвижных упоров 22 в радиальных отверстиях 24 осуществляется уплотнениями 25.The fixation unit of the stator 7 in the housing 1 is made in the form of retractable stops 22 with a screw drive 23 located in the radial holes 24 made in the upper flange 5 and interacting with a figured groove made on the outer surface of the stator 7. Sealing the retractable stops 22 in the radial holes 24 carried out by seals 25.
Заявляемое устройство для герметизации устья скважины работает следующим образом.The inventive device for sealing the wellhead works as follows.
Корпус 1 устройства устанавливается и крепится нижним фланцем 3 на верхнем фланце устьевого оборудования скважины (не показано). При этом для герметичности монтажа в кольцевую канавку 4 устанавливается уплотнительная прокладка (не показана), взаимодействующая с аналогичной кольцевой канавкой верхнего фланца устьевого оборудования скважины.The housing 1 of the device is installed and fastened with the lower flange 3 on the upper flange of the wellhead equipment of the well (not shown). At the same time, for tight installation in the annular groove 4, a gasket (not shown) is installed that interacts with a similar annular groove in the upper flange of the wellhead equipment.
В скважину через сквозное центральное отверстие 17 корпуса 1 спускают бурильную компоновку (не показана), включающую колонну труб и породоразрушающий инструмент, и закрепляют ее в элеваторе (не показан), расположенном на верхнем фланце 5.A drill assembly (not shown), including a pipe string and rock cutting tool, is lowered into the well through a through central hole 17 of the housing 1, and it is fixed in an elevator (not shown) located on the upper flange 5.
Полностью собранный вставной герметизатор 2 устанавливается снизу на ведущую бурильную трубу 9. При этом внутренний выступ 11 эластичного уплотнителя 10, образующий квадратное отверстие, упруго растягиваясь, охватывает наружную поверхность ведущей бурильной трубы 9, герметично разделяя ее на участки, расположенные над и под зоной контакта внутреннего выступа 11 с ведущей бурильной трубой 9. Одновременно наружный выступ 12 уплотнителя 10, упруго деформируясь, примыкает к внутренней поверхности верхней расточки 13, герметично отделяя участок ее полости, расположенный под зоной контакта с наружным выступом 12, от выше расположенного участка полости верхней расточки 13.A fully assembled plug-in sealant 2 is mounted on the bottom of the lead drill pipe 9. The
Ведущую бурильную трубу 9 свинчивают с колонной бурильных труб, спущенной в скважину, после чего винтовыми приводами 23 выдвижные упоры 22 перемещают от центра корпуса 1 наружу и опускают ведущую бурильную трубу 9 с бурильной компоновкой и со вставным герметизатором 2, который входит внутрь сквозного центрального отверстия 17 корпуса 1. При этом эластичный уплотнительный элемент 18, выполненный в форме манжеты и установленный в кольцевой канавке 19, выполненной на наружной поверхности статора 7, упруго деформируясь, герметично разделяет полость сквозного центрального отверстия 17 над и под зоной контакта уплотнительного элемента 18 с конической поверхностью сквозного центрального отверстия 17.The lead drill pipe 9 is screwed up with the drill pipe string lowered into the well, after which the screw stops 23 move the extension stops 22 from the center of the housing 1 to the outside and lower the lead drill pipe 9 with the drill assembly and with an insert sealant 2 that enters into the through hole 17 casing 1. At the same time, the elastic sealing element 18, made in the form of a cuff and installed in the annular groove 19, made on the outer surface of the stator 7, elastically deformed, hermetically separates the cavity through the central bore 17 above and below the area of contact of the sealing member 18 with a conical surface of the through central opening 17.
Винтовыми приводами 23 выдвижные упоры 22 перемещают к центру корпуса 1 до взаимодействия с фигурной проточкой, выполненной на наружной поверхности статора 7, неподвижно фиксируя последний в корпусе 1, после чего заявляемое устройство готово к работе.Screw drives 23 extendable stops 22 are moved to the center of the housing 1 until interacting with a figured groove made on the outer surface of the stator 7, motionlessly fixing the latter in the housing 1, after which the inventive device is ready for operation.
При этом первоначальная герметичность на устье обеспечивается:In this case, the initial tightness at the mouth is ensured by:
- между ведущей бурильной трубой 9 и уплотнителем 10 - за счет упругого обжатия наружной поверхности ведущей бурильной трубы 9 внутренним выступом 11, образующим квадратное отверстие;- between the lead drill pipe 9 and the seal 10 - due to the elastic compression of the outer surface of the lead drill pipe 9 with an
- между уплотнителем 10 и верхней расточкой 13 - за счет упругого поджатия наружного выступа 12 к цилиндрической поверхности верхней расточки 13;- between the
- между статором 7 и ротором 8 - за счет дополнительного уплотнительного элемента из эластичного материала в виде кольца 20 круглого сечения, расположенного в канавке 21, выполненной в сквозной расточке статора 7 под углом к плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора 8;- between the stator 7 and the rotor 8 - due to an additional sealing element made of elastic material in the form of a circular ring 20 located in a groove 21 made in the through bore of the stator 7 at an angle to the plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor 8;
- между статором 7 и сквозным центральным отверстием 17 корпуса 1 - за счет уплотнительного элемента 18 в виде манжеты, установленного в кольцевой канавке 19, выполненной на наружной поверхности статора 7.- between the stator 7 and the through central hole 17 of the housing 1 - due to the sealing element 18 in the form of a cuff installed in the annular groove 19 made on the outer surface of the stator 7.
После включения вращения ведущей бурильной трубы 9 и насоса (не показан) для подачи бурового раствора производят бурение скважины с вращением и вертикальным перемещением ведущей бурильной трубы 9 относительно заявляемого устройства.After turning on the rotation of the lead drill pipe 9 and a pump (not shown) for supplying the drilling fluid, a well is drilled with rotation and vertical movement of the lead drill pipe 9 relative to the claimed device.
Включают привод вращения ведущей бурильной трубы 9, от которой через крышку 16, жестко соединенную с ротором 8, вращение передается на ротор, который вращается в статоре 7, неподвижно закрепленный в корпусе 1 выдвижными упорами 22 с винтовыми приводами 23.The rotary drive of the leading drill pipe 9 is turned on, from which, through the
После включения вращения ведущей бурильной трубы 9 и насоса (не показан) для подачи бурового раствора производят бурение скважины с вращением и вертикальным перемещением ведущей бурильной трубы 9 относительно заявляемого устройства. При этом возможны как несоосность, так и перекос продольных осей ведущей бурильной трубы 9 и верхнего фланца устьевого оборудования, на котором жестко установлено заявляемое устройство.After turning on the rotation of the lead drill pipe 9 and a pump (not shown) for supplying the drilling fluid, a well is drilled with rotation and vertical movement of the lead drill pipe 9 relative to the claimed device. In this case, both misalignment and skew of the longitudinal axes of the leading drill pipe 9 and the upper flange of the wellhead equipment, on which the inventive device is rigidly mounted, are possible.
Герметичность на устье в процессе работы между ведущей бурильной трубой 9 и уплотнителем 10 обеспечивается за счет упругого обжатия наружной поверхности ведущей бурильной трубы 9 внутренним выступом 11, образующим квадратное отверстие. При этом радиальное биение ведущей бурильной трубы 9 за счет ее несоосности и перекоса будет компенсироваться перемещениями уплотнителя 10 в верхней расточке 13 на величину кольцевого зазора 14, а также упругими деформациями внутреннего 11 и наружного 12 герметизирующих выступов уплотнителя. Тем самым, по сравнению с прототипом исключается односторонний повышенный износ уплотнителя 10, повышается срок службы и надежность его работы и заявляемого устройства в целом.Tightness at the mouth during operation between the drill pipe 9 and the
Нежесткое («плавающее») закрепление уплотнителя 10 в верхней расточке 13 и его выполнение в виде манжеты с внутренним 11 и наружным 12 герметизирующими выступами обеспечивают по мере увеличения давления скважинного флюида на устье пропорциональное увеличение усилия поджатия выступов 11 и 12 к поверхностям ведущей бурильной трубы 9 и верхней расточки 13. Этим обеспечивается пропорциональное увеличение запаса герметичности на поверхностях контакта уплотнителя 10 с ведущей бурильной трубой 9 и верхней расточкой 13. Тем самым, по сравнению с прототипом, где необходимо периодическое, с перерывами процесса бурения, поджатие уплотнителя крышкой с нерегулируемым по величине усилием, уменьшается износ уплотнителя 10, увеличивается срок его службы и повышается надежность работы.The non-rigid (“floating”) fastening of the
Выполнение уплотнений между статором 7 и ротором 8, между статором 8 и корпусом 1 раздельными, по сравнению с прототипом, увеличивает долговечность их работы. Этому же способствует и то, что герметизация ротора 8 в статоре 7 осуществляется дополнительным уплотнительным элементом из эластичного материала в виде кольца 20 круглого сечения диаметром d, расположенного в канавке диаметром D, выполненной в конической расточке статора под углом β к плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, при этом величина угла β удовлетворяет соотношениюPerforming seals between the stator 7 and the rotor 8, between the stator 8 and the housing 1 are separate, in comparison with the prototype, increases the durability of their work. This is also facilitated by the fact that the sealing of the rotor 8 in the stator 7 is carried out by an additional sealing element of elastic material in the form of a circular ring 20 with a diameter d located in a groove with a diameter D made in a conical bore of the stator at an angle β to a plane perpendicular to the axis of rotation of the rotor while the angle β satisfies the relation
Благодаря такой величине угла наклона β кольца 20 относительно ротора 8 достигается повышение срок службы работы кольца 20, что обусловлено следующим:Due to this angle of inclination β of the ring 20 relative to the rotor 8, an increase in the service life of the ring 20 is achieved, which is due to the following:
- при вращении ротора 8 в контакте с уплотнительным кольцом 20 находится не линейный, находящийся в диаметральной плоскости участок цилиндрической поверхности ротора 8, а широкий участок цилиндрической поверхности высотой не менее диаметра d кольца 20. Тем самым, при каждом обороте ротора в контакт с кольцом 20 постоянно вступает поверхность ротора 8, ранее не находившаяся в контакте с кольцом 20 и, следовательно, до этого находившаяся в контакте с жидкостью, находящейся под давлением на устье. Благодаря постоянному смачиванию этого участка цилиндрической поверхности ротора 8 высотой не менее диаметра d трение в контакте ротора 8 и кольца 20 уменьшается, что способствует уменьшению износа кольца 20, повышению его долговечности и надежности работы устройства;- when the rotor 8 is rotated, in contact with the sealing ring 20, there is not a linear portion of the cylindrical surface of the rotor 8 located in the diametrical plane, but a wide portion of the cylindrical surface with a height not less than the diameter d of the ring 20. Thus, at each revolution of the rotor in contact with the ring 20 the surface of the rotor 8 constantly enters, previously not in contact with the ring 20 and, therefore, previously in contact with a liquid under pressure at the mouth. Due to the constant wetting of this section of the cylindrical surface of the rotor 8 with a height of at least diameter d, the friction in the contact of the rotor 8 and the ring 20 is reduced, which reduces wear of the ring 20, increases its durability and reliability of the device;
- это же обстоятельство, увеличивающее площадь контакта ротора 8 с кольцом 20, обеспечивает более интенсивный отвод тепла, образующегося при трении в процессе вращения ротора 8 в статоре 7, что также способствует уменьшению износа кольца 20, повышению его долговечности и надежности работы устройства.- the same circumstance, increasing the contact area of the rotor 8 with the ring 20, provides a more intense heat dissipation generated during friction during rotation of the rotor 8 in the stator 7, which also helps to reduce the wear of the ring 20, increase its durability and reliability of the device.
Размещение выдвижных упоров 22 с винтовым приводом 23 в радиальных отверстиях 24, выполненных в верхнем фланце 5, и снабжение их уплотнительным и элементами 25 обеспечивает герметичность корпуса 1 в случае нарушения герметичности уплотнительного элемента 18 или в ситуации, когда вставной герметизатор 2 находится вне корпуса 1. В сочетании с выполнением на верхнем фланце 5 кольцевой канавки 6 для уплотнительной прокладки эти технические решения при возникновении нефтегазопроявления на устье обеспечивают возможность оперативной установки на верхний фланец 5 дополнительного противовыбросового оборудования, что расширяет эксплуатационные возможности заявляемого устройства и позволяет предотвратить открытый нефтегазовый фонтан.Placing the retractable stops 22 with a screw drive 23 in the radial holes 24 made in the upper flange 5 and supplying them with sealing and elements 25 ensures the tightness of the housing 1 in case of a leak in the sealing element 18 or in the situation when the plug-in sealant 2 is located outside the housing 1. In combination with the implementation on the upper flange 5 of the annular groove 6 for sealing gasket, these technical solutions when an oil and gas occurrence occurs at the mouth provide the possibility of quick installation on rhny flange 5 additional blowout equipment that enhances the operational capabilities of the proposed device and makes it possible to prevent the oil and gas outdoor fountain.
Таким образом, совокупность отличительных признаков заявляемого устройства обеспечивает по сравнению с прототипом:Thus, the set of distinctive features of the claimed device provides, in comparison with the prototype:
- исключение одностороннего повышенного износа уплотнителя ведущей бурильной трубы, связанного с ее несоосностью и перекосом относительно продольной оси заявляемого устройства, что обеспечивает повышение долговечности работы уплотнителя, надежности его работы и заявляемого устройства в целом,- the exception of one-sided increased wear of the seal of the lead drill pipe associated with its misalignment and skew relative to the longitudinal axis of the inventive device, which improves the durability of the seal, its reliability and the claimed device as a whole,
- уменьшение износа уплотнительного элемента ротора обеспечивает повышение долговечности и надежности его работы и заявляемого устройства в целом,- reducing wear of the sealing element of the rotor provides increased durability and reliability of its operation and the claimed device as a whole,
- обеспечение герметичности корпуса и возможность установки на верхний фланец дополнительного противовыбросового оборудования расширяет эксплуатационные возможности,- ensuring the tightness of the housing and the possibility of installing additional blowout equipment on the upper flange expands the operational capabilities,
- выполнение статора цельным упрощает конструкцию и уменьшает стоимость.- complete stator simplifies the design and reduces cost.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126293/03A RU2270325C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Well head sealing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126293/03A RU2270325C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Well head sealing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2270325C1 true RU2270325C1 (en) | 2006-02-20 |
Family
ID=36051056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126293/03A RU2270325C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Well head sealing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2270325C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103790545A (en) * | 2014-01-24 | 2014-05-14 | 王鹏 | Follow-up type device for sealing well mouth under pressure |
| RU2616647C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" | Kelly sealant on wellhead with perception of reactive torque from turbodrill rotation |
| RU174332U1 (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МТК-строй" | Wellhead rotary sealant |
-
2004
- 2004-08-30 RU RU2004126293/03A patent/RU2270325C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103790545A (en) * | 2014-01-24 | 2014-05-14 | 王鹏 | Follow-up type device for sealing well mouth under pressure |
| RU2616647C1 (en) * | 2015-12-30 | 2017-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" | Kelly sealant on wellhead with perception of reactive torque from turbodrill rotation |
| RU174332U1 (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-11 | Общество с ограниченной ответственностью "МТК-строй" | Wellhead rotary sealant |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2369721C2 (en) | Adapter of blowout preventer stuffing box | |
| US7874369B2 (en) | Progressive cavity pump (PCP) drive head stuffing box with split seal | |
| CA2515616C (en) | Convertible rotary seal for progressing cavity pump drivehead | |
| CA2545701C (en) | Solid rubber packer for a rotating control device | |
| CA2513974C (en) | Rotating pressure control head | |
| RU182236U1 (en) | SWELLING SEALER IN A PACKER WITH A SHLIPS MECHANISM | |
| US9976359B2 (en) | Washpipe assembly | |
| US7392860B2 (en) | Stripper rubber on a steel core with an integral sealing gasket | |
| CN105190053A (en) | Quick connect valve actuator | |
| WO2002101191A2 (en) | Packing assembly for rotary drilling swivels | |
| US9500045B2 (en) | Reciprocating and rotating section and methods in a drilling system | |
| CA2941783C (en) | Unitized lip seal for wash pipe stuffing box sealing system | |
| RU50590U1 (en) | ANTI-EMISSION ORIENTAL OIL SEAL | |
| RU2270325C1 (en) | Well head sealing device | |
| RU2527054C1 (en) | Spherical circular rotary preventer | |
| RU2347060C1 (en) | Estuarine rotary sealer | |
| US8694298B2 (en) | Drill string valve actuator with inflatable seals | |
| RU29959U1 (en) | PREVENTOR | |
| KR102660561B1 (en) | Wash pipe system and method | |
| RU191857U1 (en) | High reliability ring preventer | |
| RU2798532C1 (en) | Wellhead rotary stripper | |
| RU2473778C1 (en) | Wellhead gland | |
| RU2274728C1 (en) | Well head sealing device | |
| RU2142552C1 (en) | Device for wellhead sealing | |
| RU2272123C1 (en) | Well head sealing device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190831 |