RU2712865C1 - Non-metallic sealing element - Google Patents

Non-metallic sealing element Download PDF

Info

Publication number
RU2712865C1
RU2712865C1 RU2019125781A RU2019125781A RU2712865C1 RU 2712865 C1 RU2712865 C1 RU 2712865C1 RU 2019125781 A RU2019125781 A RU 2019125781A RU 2019125781 A RU2019125781 A RU 2019125781A RU 2712865 C1 RU2712865 C1 RU 2712865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
casing
section
stop
possibility
Prior art date
Application number
RU2019125781A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Борис Олегович Щербин
Александр Игоревич Поляков
Андрей Валентинович Пивков
Николай Григорьевич Еремеев
Иван Фёдорович Шумилов
Виктор Юрьевич Шарохин
Павел Валерьевич Крылов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335"
Priority to RU2019125781A priority Critical patent/RU2712865C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2712865C1 publication Critical patent/RU2712865C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/035Well heads; Setting-up thereof specially adapted for underwater installations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02Surface sealing or packing
    • E21B33/03Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/04Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
    • E21B33/043Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads specially adapted for underwater well heads

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention relates to device used in operation of offshore and ground wells and can be used for sealing annular ring space. Disclosed is a non-metallic sealing element for sealing an annular space between a casing hanger body and a column body of a column of a conductor, comprising a lower stop with an inner annular groove, on lower section of which there are slots made with possibility of arrangement of limiting segments, housing containing first, second and third sections, upper stop containing end element, first and second intermediate thrust elements, first and second non-metallic seals. At that, the first section of the body comprises an internal recess forming the space for placement of the end element of the upper stop, and is a collet comprising the first row of segments made with possibility of gear coupling with the first intermediate thrust element, and a second row of segments configured to gear coupling with second intermediate thrust member. Second section of the body is made with thickness substantially equal to the width of the inner annular groove of the lower thrust, wherein between the second portion of the body and the column body of the column of the conductor there is a first non-metallic seal, and between second section of housing and housing of casing string suspension there is a second non-metallic seal. Third section of housing comprises external groove made with possibility of fixing spring ring in initial position, and a longitudinal recess made with possibility of fixing the body relative to the lower stop by placing in the recess part of the limiting segments protruding from the grooves of the lower stop with provision of abutment.
EFFECT: reduced value of compression force for activation of sealing element and increased reliability of sealing of casing pipes.
1 cl, 10 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION

Предлагаемое изобретение относится к устройству, используемому при эксплуатации морских и наземных скважин, а именно к конструкции неметаллического уплотнительного элемента, предназначенного для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора.The present invention relates to a device used in the operation of offshore and onshore wells, and in particular to the design of a non-metallic sealing element designed to seal the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing head housing.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

Для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора используются уплотнения различных видов, предназначенные для предотвращения или уменьшения утечки жидкости или газа через зазоры между деталями.Various types of seals are used to seal the annular space between the casing suspension housing and the casing of the casing string head, designed to prevent or reduce leakage of liquid or gas through the gaps between the parts.

Обычно для упомянутых целей применяют уплотнения металл по металлу. Также, при повреждении уплотнительных поверхностей обычно используют аварийное затрубное уплотнение с неметаллическим уплотнителем.Typically, metal-to-metal seals are used for these purposes. Also, in case of damage to the sealing surfaces, an emergency annular seal with a non-metallic seal is usually used.

Частным вариантом неметаллического уплотнения является уплотнение, требующее сжатия для своей активации.A particular version of a non-metallic seal is a seal that requires compression to activate.

При этом в контексте настоящего документа под активацией уплотнения следует понимать процесс перехода уплотнения из исходного положения в рабочее положение, в котором посредством сжатия упругого уплотнения достигается герметизация кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора.Moreover, in the context of this document, by activating the seal, one should understand the process of transition of the seal from its initial position to the working position, in which by compressing the elastic seal, sealing of the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing column head housing is achieved.

Аналогично, под деактивацией уплотнения следует понимать процесс перехода уплотнения из рабочего положения в исходное положение.Similarly, deactivation of a seal should be understood as the process of transition of a seal from its working position to its original position.

При использовании неметаллического уплотнения, требующего сжатия для активации, необходимо обеспечить фиксацию сжимающего механизма для гарантированного сохранения деформации неметаллического уплотнения с целью поддержания его герметичности.When using a non-metallic seal that requires compression to activate, it is necessary to fix the compression mechanism to ensure that the deformation of the non-metallic seal is guaranteed to maintain its tightness.

Наиболее близкое техническое решение, выбранное в качестве прототипа заявленного изобретения - комбинированный уплотнитель обсадных труб для подводных скважин, известный из документа RU 2691416 С1 (опубликован 13.06.2019).The closest technical solution, selected as a prototype of the claimed invention is a combined casing seal for subsea wells, known from document RU 2691416 C1 (published on 06/13/2019).

Известный из упомянутого документа уплотнитель включает герметизирующий узел, кольцевую втулку, якорь, хвостовик. Герметизирующий узел состоит из кольцевой опоры с пазом, упругих уплотнений и металлических уплотнений, размещенных в составном корпусе. Составной корпус выполнен из двух частей, снабженных осью. Ось через паз опоры имеет возможность ограничения перемещения опоры в корпусе. Уплотнения выполнены из резины и содержат резиновое уплотнение в форме трапеции в продольном сечении с вогнутым большим основанием, с округленными вершинами, и зеркально ему расположенным резиновым уплотнением. Между уплотнениями размещено резиновое уплотнение в форме многоугольника в продольном сечении с округленными вершинами, которое отделено от уплотнений металлическими тарелками соответственно. Тарелки повторяют форму уплотнений и используются в качестве разделителей в транспортном положении и в качестве уплотнений в рабочем положении уплотнителя. Узел содержит срезной штифт с возможностью взаимодействия опоры с частью корпуса. Часть корпуса соединена срезным штифтом с втулкой с пазами на торце, в которых размещены клиновые плашки якоря. Втулка расположена на якоре и подпружинена с ним пружиной. На якоре расположена часть корпуса, связанная с ним через стопорное кольцо. На якоре размещены сухари для фиксации уплотнителя в пазу на кондукторе и сухари для фиксации уплотнителя в пазу на технической колонне. Хвостовик выполнен со стопорным кольцом, соединен с инструментом посадки уплотнителя и имеет возможность фиксирования уплотнителя на кондукторе и на технической колонне одновременно.A seal known from the aforementioned document includes a sealing assembly, an annular sleeve, an anchor, and a shank. The sealing unit consists of an annular support with a groove, elastic seals and metal seals placed in a composite housing. The composite case is made of two parts equipped with an axis. The axis through the support groove has the ability to limit the movement of the support in the housing. The seals are made of rubber and contain a rubber seal in the shape of a trapezoid in a longitudinal section with a concave large base, with rounded peaks, and a mirror-shaped rubber seal. Between the seals there is a rubber seal in the form of a polygon in a longitudinal section with rounded peaks, which is separated from the seals by metal plates, respectively. The plates follow the shape of the seals and are used as dividers in the transport position and as seals in the operating position of the seal. The assembly contains a shear pin with the possibility of interaction of the support with part of the housing. Part of the housing is connected by a shear pin to the sleeve with grooves at the end, in which the wedge dies of the anchor are placed. The sleeve is anchored and spring loaded with it. At the anchor is a part of the housing connected with it through the circlip. At the anchor are crackers for fixing the seal in the groove on the conductor and crackers for fixing the seal in the groove on the technical column. The shank is made with a retaining ring, connected to the seal fitting tool and has the ability to fix the seal on the conductor and on the technical column at the same time.

Техническое решение, известное из документа RU 2691416 С1, позволяет обеспечить автономное использование комбинированного уплотнителя в условиях высокого осевого давления при спуске в подводную скважину.The technical solution, known from the document RU 2691416 C1, allows for the autonomous use of a combined seal in conditions of high axial pressure when lowering into a subsea well.

Тем не менее, в процессе эксплуатации обсадных труб в скважине на узлы их соединений воздействуют дополнительные осевые нагрузки, возникающие, в частности, вследствие эффекта термического расширения обсадных труб в скважине.Nevertheless, during operation of the casing pipes in the well, additional axial loads act on the nodes of their joints, which arise, in particular, due to the effect of thermal expansion of the casing pipes in the well.

При возникновении указанных осевых нагрузок усилие сжатия, обеспечивающее герметичность известного уплотнителя, ослабляется за счет того, что указанные нагрузки воспринимают плашки известного устройства.When these axial loads occur, the compression force, ensuring the tightness of the known seal, is weakened due to the fact that these loads are perceived by the dies of the known device.

Кроме того, для деактивации известного уплотнителя необходимо приложить значительное усилие, которое позволит произвести срыв плашек известного уплотнителя, обеспечив таким образом упомянутую деактивацию.In addition, in order to deactivate the known seal, it is necessary to exert considerable force, which will make it possible to disrupt the dies of the known seal, thereby ensuring the said deactivation.

Таким образом, технической проблемой, решаемой созданием настоящего изобретения, стала необходимость создания неметаллического уплотнительного элемента, обеспечивающего надежную герметизацию кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора в условиях повышенных осевых нагрузок при эксплуатации, возникающих, в том числе, вследствие термического расширения обсадных труб в скважине.Thus, the technical problem solved by the creation of the present invention was the need to create a non-metallic sealing element that provides reliable sealing of the annular space between the casing suspension housing and the casing of the conductor column head under conditions of increased axial loads during operation, including those caused by thermal casing extension in the well.

Кроме того, технической проблемой, решаемой созданием настоящего изобретения, стала необходимость создания неметаллического уплотнительного элемента, обеспечивающего упрощение процесса деактивации за счет снижения величины усилия, которое необходимо приложить для упомянутой деактивации.In addition, the technical problem solved by the creation of the present invention was the need to create a non-metallic sealing element, which simplifies the deactivation process by reducing the amount of force that must be applied for the said deactivation.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Техническим результатом, достигаемым посредством заявленного изобретения, является снижение величины усилия сжатия, необходимой для активации неметаллического уплотнительного элемента и его фиксации, достигаемое за счет ограничения линейного перемещения элементов, сжимающих неметаллический уплотнительный элемент. При этом упомянутая величина усилия сжатия не зависит от параметров установки, в частности, от сцепления корпуса затрубного уплотнения с корпусом подвески обсадной колонны, наличия шлама на опорном торце, смещения корпусов относительно друг друга. Сама степень сжатия неметаллического уплотнительного элемента не зависит от осевых нагрузок, воздействующих на конструктивные элементы неметаллического уплотнительного элемента со стороны подвески обсадной колонны и корпуса колонной головки колонны кондуктора, в том числе, возникающих вследствие термического расширения обсадных труб.The technical result achieved by the claimed invention is to reduce the amount of compression force necessary to activate the non-metallic sealing element and its fixation, achieved by limiting the linear movement of the elements compressing the non-metallic sealing element. Moreover, the magnitude of the compression force mentioned does not depend on the installation parameters, in particular, on the adhesion of the annular seal housing to the casing suspension housing, the presence of slurry on the supporting end, and the displacement of the bodies relative to each other. The compression ratio of the non-metallic sealing element itself does not depend on the axial loads acting on the structural elements of the non-metallic sealing element from the side of the casing string suspension and the casing column head housing, including those resulting from thermal expansion of the casing pipes.

Таким образом, посредством заявленного неметаллического уплотнительного элемента достигается повышение надежности герметизации обсадных труб при эксплуатации.Thus, by means of the claimed non-metallic sealing element, an increase in the reliability of casing sealing during operation is achieved.

Кроме того, неметаллический уплотнительный элемент согласно настоящему изобретению обеспечивает упрощение процесса деактивации неметаллического уплотнительного элемента за счет снижения величины усилия, которую необходимо приложить для упомянутой деактивации.In addition, the non-metallic sealing element according to the present invention simplifies the process of deactivating the non-metallic sealing element by reducing the amount of force that must be applied for said deactivation.

При этом величина усилия деактивации заявленного неметаллического уплотнительного элемента в разы меньше, чем усилие его активации. Упомянутое усилие деактивации не зависит от усилия активации и может произвольно регулироваться при помощи срезных элементов заявленного неметаллического уплотнительного элемента.Moreover, the magnitude of the deactivation force of the claimed non-metallic sealing element is several times less than the activation force. The said deactivation force does not depend on the activation force and can be arbitrarily adjusted using shear elements of the claimed non-metallic sealing element.

Поставленная техническая проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что предлагаемый согласно настоящему изобретению неметаллический уплотнительный элемент для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора содержит:The stated technical problem and the claimed technical result are respectively solved and achieved due to the fact that the non-metallic sealing element proposed according to the present invention for sealing the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing of the column head contains:

нижний упор с внутренней кольцевой канавкой, размещенный в полости, образованной кольцевым выступом, выполненным по периметру внешней поверхности корпуса подвески обсадной колонны между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, при этом участок нижнего упора, прилегающий к корпусу колонной головки колонны кондуктора, содержит пазы, выполненные с возможностью размещения ограничивающих сегментов;a lower stop with an inner annular groove located in a cavity formed by an annular protrusion made along the perimeter of the outer surface of the casing suspension housing between the casing suspension housing and the casing of the column head of the conductor, while the portion of the lower stop adjacent to the casing of the column head of the conductor, contains grooves made with the possibility of placing bounding segments;

корпус, содержащий первый, второй и третий участки;a housing containing the first, second and third sections;

верхний упор, содержащий концевой элемент;an upper stop comprising an end member;

первый и второй промежуточные упорные элементы;first and second intermediate thrust elements;

первое и второе неметаллические уплотнения;first and second non-metallic seals;

причем первый участок корпуса содержит внутреннюю выточку, формирующую пространство для размещения концевого элемента верхнего упора, и представляет собой цангу, содержащую первый ряд сегментов, выполненных с возможностью зубчатого зацепления с первым промежуточным упорным элементом, и второй ряд сегментов, выполненных с возможностью зубчатого зацепления со вторым промежуточным упорным элементом;moreover, the first section of the housing contains an inner recess, forming a space for accommodating the end element of the upper stop, and is a collet containing the first row of segments made with the possibility of gearing with the first intermediate stop element, and the second row of segments made with the possibility of gearing with the second intermediate thrust element;

второй участок корпуса выполнен толщиной по существу равной ширине внутренней кольцевой канавки нижнего упора, при этом между вторым участком корпуса и корпусом колонной головки колонны кондуктора размещено первое неметаллическое уплотнение, а между вторым участком корпуса и корпусом подвески обсадной колонны размещено второе неметаллическое уплотнение;the second section of the casing is made substantially equal to the width of the inner annular groove of the lower stop, while the first non-metallic seal is placed between the second section of the casing and the casing of the column head of the conductor, and the second non-metal seal is placed between the second section of the casing and the casing of the casing;

третий участок корпуса содержит внешнюю канавку, выполненную с возможностью фиксации пружинного кольца в исходном положении, и продольное углубление, выполненное с возможностью фиксации корпуса относительно нижнего упора посредством размещения в упомянутом углублении части ограничивающих сегментов, выступающей из пазов нижнего упора с обеспечением прилегания;the third section of the housing contains an external groove made with the possibility of fixing the spring ring in the initial position, and a longitudinal recess made with the possibility of fixing the housing relative to the lower stop by placing in the said recess part of the limiting segments protruding from the grooves of the lower stop to ensure fit;

первый и второй промежуточные упорные элементы выполнены с возможностью фиксации относительно друг друга, а также корпуса посредством фиксирующих штифтов;the first and second intermediate stop elements are made with the possibility of fixing relative to each other, as well as the housing by means of fixing pins;

причем корпус, промежуточные упорные элементы и верхний упор выполнены с возможностью линейного перемещения из исходного положения в рабочее положение с обеспечением перемещения пружинного кольца из канавки в продольное углубление третьего участка корпуса и активацией неметаллических уплотнений;moreover, the housing, the intermediate stop elements and the upper stop are arranged to linearly move from the initial position to the working position, ensuring the movement of the spring ring from the groove into the longitudinal recess of the third section of the housing and activation of non-metallic seals;

при этом верхний упор выполнен с возможностью линейного перемещения при разрушении срезных элементов на величину, ограниченную направляющими штифтами, из положения, в котором концевой элемент верхнего упора размещен во внутренней выточке первого участка корпуса, в положение, в котором концевой элемент верхнего упора извлечен из внутренней выточки первого участка корпуса, обеспечивая таким образом смещение первого и второго ряда сегментов цанги первого участка корпуса по направлению друг к другу и перемещение промежуточных упорных элементов с обеспечением деактивации неметаллических уплотнений.the upper stop is made with the possibility of linear movement when the shear elements are destroyed by an amount limited by the guide pins from the position in which the end element of the upper stop is located in the inner recess of the first section of the housing to the position in which the end element of the upper stop is removed from the inner recess the first section of the housing, thus providing a displacement of the first and second row of segments of the collet of the first section of the housing towards each other and the movement of the intermediate thrust el items to ensure the deactivation of non-metallic seals.

Дополнительно, поставленная техническая проблема и заявленный технический результат соответственно решается и достигается за счет того, что неметаллические уплотнения могут быть выполнены из резины, эластомера или иного упругого материала.Additionally, the posed technical problem and the claimed technical result are respectively solved and achieved due to the fact that non-metallic seals can be made of rubber, elastomer or other elastic material.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Для лучшего понимания настоящего изобретения, а также других его аспектов и характеристик описание приведено со ссылками на прилагаемые чертежи, где:For a better understanding of the present invention, as well as its other aspects and characteristics, the description is given with reference to the accompanying drawings, where:

на фиг. 1 представлен неметаллический уплотнительный элемент в исходном положении;in FIG. 1 shows a non-metallic sealing element in its initial position;

на фиг. 2 представлен неметаллический уплотнительный элемент в положении активации;in FIG. 2 shows a non-metallic sealing element in an activation position;

на фиг. 3-5 представлена деактивация неметаллического уплотнительного элемента;in FIG. 3-5 shows the deactivation of a non-metallic sealing element;

на фиг. 6-8 представлен общий вид корпуса неметаллического уплотнительного элемента;in FIG. 6-8 shows a General view of the housing of a non-metallic sealing element;

на фиг. 9 схематично представлен нижний упор неметаллического уплотнительного элемента в разрезе;in FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the lower stop of a non-metallic sealing element;

на фиг. 10 схематично представлены промежуточные упорные элементы неметаллического уплотнительного элемента в соответвсии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения.in FIG. 10 schematically shows intermediate stop elements of a non-metallic sealing element in accordance with a preferred embodiment of the invention.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Предлагаемое изобретение представляет собой неметаллический уплотнительный элемент, предназначенный для герметизации кольцевого пространства между корпусом 1 колонной головки колонны кондуктора и корпусом 2 подвески обсадной колонны, и содержит:The present invention is a non-metallic sealing element, designed to seal the annular space between the casing 1 of the column head of the conductor and the casing 2 of the suspension of the casing, and contains:

нижний упор 3,bottom stop 3,

корпус 4,building 4,

первое и второе неметаллические уплотнения 5,first and second non-metallic seals 5,

первый и второй промежуточные упорные элементы 6,the first and second intermediate thrust elements 6,

верхний упор 7,top stop 7,

пружинное кольцо 8snap ring 8

граничивающие сегменты 9,bordering segments 9,

фиксирующие штифты 10,locking pins 10,

срезные элементы 11,shear elements 11,

направляющие штифты 12.guide pins 12.

В предлагаемом изобретении нижний упор 3 размещен между корпусом 2 подвески обсадной колонны и корпусом 1 колонной головки колонны кондуктора в полости, образованной кольцевым выступом, выполненным по периметру внешней поверхности корпуса 2 подвески обсадной колонны.In the present invention, the lower stop 3 is placed between the casing suspension housing 2 and the conductor casing string head housing 1 in a cavity formed by an annular protrusion made along the perimeter of the outer surface of the casing suspension housing 2.

Нижний упор 3 представляет собой кольцевой элемент, внутри которого по всему периметру выполнена внутренняя кольцевая канавка, образующая часть нижнего упора 3, прилегающую к корпусу 1 колонной головки колонны кондуктора, и часть нижнего упора 3, прилегающую к корпусу 2 подвески обсадной колонны.The lower stop 3 is an annular element, inside of which an annular groove is made around the entire perimeter, forming a part of the lower stop 3 adjacent to the casing 1 of the column head of the conductor, and a part of the lower stop 3 adjacent to the casing 2 of the casing.

В пазах, выполненных по периметру части нижнего упора 3, прилегающей к корпусу 1 колонной головки колонны кондуктора, размещены ограничивающие сегменты 9 таким образом, чтобы образовывать выступающую из упомянутых пазов часть ограничивающих сегментов 9.In the grooves made around the perimeter of the lower stop part 3 adjacent to the housing 1 of the column head of the conductor column, the limiting segments 9 are placed so as to form a part of the limiting segments 9 protruding from the said grooves.

Во внутренней кольцевой канавке нижнего упора 3 частично размещен корпус 4, который представляет собой кольцевой элемент и содержит первый участок, второй участок и третий участок.In the inner annular groove of the lower stop 3, a housing 4 is partially placed, which is an annular element and contains a first section, a second section and a third section.

В первом участке корпуса 4 выполнена внутренняя выточка, при этом первый участок корпуса 4 представляет собой цангу, содержащую первый ряд сегментов и второй ряд сегментов, имеющих зубчатые профили для зацепления за корреспондирующие им зубчатые профили промежуточных упорных элементов 6.In the first section of the housing 4, an internal undercut is made, while the first section of the housing 4 is a collet containing the first row of segments and the second row of segments having gear profiles for engaging the corresponding tooth profiles of the intermediate stop elements 6.

Второй участок корпуса 4 выполнен толщиной по существу равной ширине внутренней кольцевой канавки, выполненной внутри нижнего упора 3.The second section of the housing 4 is made of a thickness substantially equal to the width of the inner annular groove made inside the lower stop 3.

Между вторым участком корпуса 4 и корпусом 1 колонной головки колонны кондуктора, а также между вторым участком корпуса 4 и корпусом 2 подвески обсадной колонны размещены первое и второе неметаллические уплотнения 5.Between the second section of the housing 4 and the shell 1 of the column head of the conductor string, as well as between the second portion of the shell 4 and the casing suspension housing 2, the first and second non-metallic seals 5 are placed.

Материалом, из которого могут быть выполнены первое и второе неметаллические уплотнения 5, может выступать резина, эластомер или иной упругий материал.The material from which the first and second non-metallic seals 5 can be made may be rubber, elastomer or other elastic material.

Третий участок корпуса 4 содержит внешнюю канавку, в которой размещено пружинное кольцо 8 в исходном положении неметаллического уплотнительного элемента.The third section of the housing 4 contains an external groove in which the spring ring 8 is placed in the initial position of the non-metallic sealing element.

Дополнительно, в третьем участке корпуса 4 выполнено продольное углубление, к которому прилегают ограничивающие сегменты 9 частью, выступающей из пазов, выполненных по периметру части нижнего упора 3, прилегающей к корпусу 1 колонной головки колонны кондуктора, обеспечивая таким образом ограничение перемещения корпуса 4 внутри внутренней кольцевой канавки нижнего упора 3.Additionally, in the third section of the casing 4, a longitudinal recess is made, to which the bounding segments 9 abut with a part protruding from the grooves made around the perimeter of the lower stop part 3 adjacent to the casing 1 of the column head of the conductor column, thereby limiting the movement of the casing 4 inside the inner annular grooves of the bottom stop 3.

Первый и второй промежуточные упорные элементы 6 представляют собой два цилиндрических элемента, первый из которых размещен между первым участком корпуса 4 и корпусом 1 колонной головки колонны кондуктора, а второй размещен между первым участком корпуса 4 и корпусом 2 подвески обсадной колонны.The first and second intermediate thrust elements 6 are two cylindrical elements, the first of which is placed between the first section of the casing 4 and the casing 1 of the column head of the conductor, and the second is located between the first section of the casing 4 and the casing 2 of the casing.

При этом промежуточные упорные элементы 6 зафиксированы относительно корпуса 4 посредством выполненных в них зубчатых профилей, корреспондирующих зубчатым профилям продольных секторов цанги первого участка корпуса 4. Дополнительно, упорные элементы 6 зафиксированы относительно друг друга, а также относительно корпуса 4 посредством фиксирующих штифтов 10.In this case, the intermediate stop elements 6 are fixed relative to the housing 4 by means of toothed profiles made therein, corresponding to the tooth profiles of the longitudinal sectors of the collet of the first section of the housing 4. Additionally, the stop elements 6 are fixed relative to each other, and also relative to the housing 4 by means of fixing pins 10.

Корпус 4, промежуточные упорные элементы 6, верхний упор 7 выполнены с возможностью линейного перемещения вдоль продольной оси неметаллического уплотнительного элемента.The housing 4, the intermediate stop elements 6, the upper stop 7 are made with the possibility of linear movement along the longitudinal axis of the non-metallic sealing element.

Между первым рядом сегментов и вторым рядом сегментов цанги, представляющей собой первый участок корпуса 4, размещен концевой элемент верхнего упора 7, за счет чего достигается фиксация указанной цанги в разжатом положении и блокировка перемещения промежуточных упорных элементов 6 относительно корпуса 4.Between the first row of segments and the second row of segments of the collet, which is the first section of the housing 4, the end element of the upper stop 7 is placed, whereby the specified collet is fixed in the expanded position and the intermediate stop elements 6 are blocked from moving relative to the housing 4.

При положении, в котором за счет сжатия неметаллических уплотнений 5 обеспечено их прилегание к корпусам 1 и 2 колонной головки колонны кондуктора и подвески обсадной колонны, промежуточные упорные элементы 6 зафиксированы относительно корпуса 4 при помощи зубчатого профиля. При этом верхний упор 7 зафиксирован от перемещения относительно промежуточных упорных элементов 6 посредством срезных элементов 11.In the position in which due to the compression of the non-metallic seals 5, they are secured to the housings 1 and 2 of the column head of the conductor string and the casing suspension, the intermediate stop elements 6 are fixed relative to the housing 4 by means of a toothed profile. While the upper stop 7 is fixed from moving relative to the intermediate thrust elements 6 by means of shear elements 11.

При деактивации неметаллического уплотнительного элемента после разрушения срезных элементов 11 перемещение верхнего упора 7 относительно промежуточных упорных элементов 6 ограничено посредством направляющих штифтов 12.When deactivating a non-metallic sealing element after the destruction of the shear elements 11, the movement of the upper stop 7 relative to the intermediate stop elements 6 is limited by means of the guide pins 12.

Для активации неметаллического уплотнительного элемента, то есть сжатия неметаллических уплотнений 5 с обеспечением прилегания данных неметаллических уплотнений 5 к корпусам 1 и 2 колонной головки колонны кондуктора и подвески обсадной колонны, при перемещении корпуса 4, промежуточных упорных элементов 6 и верхнего упора 7 третий участок корпуса 4 перемещается во внутренней кольцевой канавке нижнего упора 3, преодолевая усилие, возникающее при сжатии неметаллических уплотнений 5.To activate the non-metallic sealing element, that is, compressing the non-metallic seals 5 to ensure that these non-metallic seals 5 fit to the bodies 1 and 2 of the column head of the conductor string and the casing suspension, when moving the body 4, the intermediate stop elements 6 and the upper stop 7, the third section of the body 4 moves in the inner annular groove of the lower stop 3, overcoming the force arising from the compression of non-metallic seals 5.

При заданном перемещении корпуса 4 на величину, равную ширине пружинного кольца 8, во внутренней кольцевой канавке нижнего упора 3, достаточном для сжатия неметаллических уплотнений 5, обеспечивающих их прилегание к корпусам 1 и 2 колонной головки колонны кондуктора и подвески обсадной колонны и герметизацию, пружинное кольцо 8 перемещается в продольное углубление третьего участка корпуса 4 и препятствует обратному перемещению корпуса 4, сохраняя сжатие неметаллических уплотнений 5.For a given movement of the housing 4 by an amount equal to the width of the spring ring 8, in the inner annular groove of the lower stop 3, sufficient to compress non-metallic seals 5, ensuring their fit to the housings 1 and 2 of the column head of the conductor string and casing suspension and sealing, the spring ring 8 moves into the longitudinal recess of the third portion of the housing 4 and prevents the reverse movement of the housing 4, while maintaining compression of the non-metallic seals 5.

В случае необходимости деактивации неметаллических уплотнений 5 перемещают верхний упор 7 в направлении от неметаллических уплотнений 5, разрушая срезные элементы 11, таким образом усилие деактивации зависит от выбора количества срезных элементов 11 (от 2 до 10). Перемещение верхнего упора 7 относительно промежуточных упорных элементов 6 ограничено направляющими штифтами 12, но достаточно для того, чтобы извлечь концевой элемент верхнего упора 7 из пространства, образованного первым и вторым рядами сегментов цанги первого участка корпуса 4.If it is necessary to deactivate the non-metallic seals 5, move the upper stop 7 away from the non-metallic seals 5, destroying the shear elements 11, so the deactivation force depends on the choice of the number of shear elements 11 (from 2 to 10). The movement of the upper stop 7 relative to the intermediate stop elements 6 is limited by the guide pins 12, but enough to remove the end element of the upper stop 7 from the space formed by the first and second rows of collet segments of the first section of the housing 4.

После указанного извлечения первый и второй ряды сегментов цанги первого участка корпуса 4 имеют возможность сжаться от усилия со стороны неметаллических уплотнений 5. При сжимании первого и второго рядов сегментов цанги первого участка корпуса 4, они выходят из зацепления с зубчатым профилем промежуточных упорных элементов 6, что позволяет неметаллическим уплотнениям 5 разжаться.After this extraction, the first and second rows of collet segments of the first section of the housing 4 are able to contract from the forces of non-metallic seals 5. When compressing the first and second rows of collet segments of the first section of the housing 4, they disengage from the gear profile of the intermediate stop elements 6, which Allows 5 non-metallic seals to expand.

Таким образом, предложенный неметаллический уплотнительный элемент позволяет повысить надежность активации за счет ограничения минимального усилия сжатия неметаллических уплотнений (например, 100 тонн) и его фиксации на этом уровне за счет ограничения перемещения элементов, сжимающих неметаллические уплотнения.Thus, the proposed non-metallic sealing element allows to increase the reliability of activation by limiting the minimum compressive force of non-metallic seals (for example, 100 tons) and fixing it at this level by restricting the movement of elements compressing non-metallic seals.

Следует понимать, что предлагаемое изобретение ограничено только объемом формулы изобретения. Модификации и улучшения вышеописанных вариантов осуществления настоящего изобретения без выхода за рамки формулы изобретения очевидны специалистам в данной области техники. Предшествующее описание представлено только в качестве примера и не несет никаких ограничений. Таким образом, объем настоящей технологии ограничен только объемом прилагаемой формулы изобретения.It should be understood that the invention is limited only by the scope of the claims. Modifications and improvements to the above described embodiments of the present invention without departing from the scope of the claims are apparent to those skilled in the art. The preceding description is provided as an example only and is not subject to any restrictions. Thus, the scope of the present technology is limited only by the scope of the attached claims.

Claims (13)

1. Неметаллический уплотнительный элемент для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, содержащий1. Non-metallic sealing element for sealing the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing column head housing, comprising нижний упор с внутренней кольцевой канавкой, размещенный в полости, образованной кольцевым выступом, выполненным по периметру внешней поверхности корпуса подвески обсадной колонны между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, при этом участок нижнего упора, прилегающий к корпусу колонной головки колонны кондуктора, содержит пазы, выполненные с возможностью размещения ограничивающих сегментов;a lower stop with an inner annular groove located in a cavity formed by an annular protrusion made along the perimeter of the outer surface of the casing suspension housing between the casing suspension housing and the casing of the column head of the conductor, while the portion of the lower stop adjacent to the casing of the column head of the conductor, contains grooves made with the possibility of placing bounding segments; корпус, содержащий первый, второй и третий участки;a housing containing the first, second and third sections; верхний упор, содержащий концевой элемент;an upper stop comprising an end member; первый и второй промежуточные упорные элементы;first and second intermediate thrust elements; первое и второе неметаллические уплотнения;first and second non-metallic seals; причем первый участок корпуса содержит внутреннюю выточку, формирующую пространство для размещения концевого элемента верхнего упора, и представляет собой цангу, содержащую первый ряд сегментов, выполненных с возможностью зубчатого зацепления с первым промежуточным упорным элементом, и второй ряд сегментов, выполненных с возможностью зубчатого зацепления со вторым промежуточным упорным элементом;moreover, the first section of the housing contains an inner recess, forming a space for accommodating the end element of the upper stop, and is a collet containing the first row of segments made with the possibility of gearing with the first intermediate stop element, and the second row of segments made with the possibility of gearing with the second intermediate thrust element; второй участок корпуса выполнен толщиной, по существу равной ширине внутренней кольцевой канавки нижнего упора, при этом между вторым участком корпуса и корпусом колонной головки колонны кондуктора размещено первое неметаллическое уплотнение, а между вторым участком корпуса и корпусом подвески обсадной колонны размещено второе неметаллическое уплотнение;the second section of the casing is made of a thickness substantially equal to the width of the inner annular groove of the lower stop, while the first non-metallic seal is placed between the second section of the casing and the casing of the column head of the conductor, and the second non-metal seal is placed between the second section of the casing and the casing of the casing; третий участок корпуса содержит внешнюю канавку, выполненную с возможностью фиксации пружинного кольца в исходном положении, и продольное углубление, выполненное с возможностью фиксации корпуса относительно нижнего упора посредством размещения в упомянутом углублении части ограничивающих сегментов, выступающей из пазов нижнего упора с обеспечением прилегания;the third section of the housing contains an external groove made with the possibility of fixing the spring ring in the initial position, and a longitudinal recess made with the possibility of fixing the housing relative to the lower stop by placing in the said recess part of the limiting segments protruding from the grooves of the lower stop to ensure fit; первый и второй промежуточные упорные элементы выполнены с возможностью фиксации относительно друг друга, а также корпуса посредством фиксирующих штифтов;the first and second intermediate stop elements are made with the possibility of fixing relative to each other, as well as the housing by means of fixing pins; причем корпус, промежуточные упорные элементы и верхний упор выполнены с возможностью линейного перемещения из исходного положения в рабочее положение с обеспечением перемещения пружинного кольца из канавки в продольное углубление третьего участка корпуса и активацией неметаллических уплотнений;moreover, the housing, the intermediate stop elements and the upper stop are arranged to linearly move from the initial position to the working position, ensuring the movement of the spring ring from the groove into the longitudinal recess of the third section of the housing and activation of non-metallic seals; при этом верхний упор выполнен с возможностью линейного перемещения при разрушении срезных элементов на величину, ограниченную направляющими штифтами, из положения, в котором концевой элемент верхнего упора размещен во внутренней выточке первого участка корпуса, в положение, в котором концевой элемент верхнего упора извлечен из внутренней выточки первого участка корпуса, обеспечивая таким образом смещение первого и второго рядов сегментов цанги первого участка корпуса по направлению друг к другу и перемещение промежуточных упорных элементов с обеспечением деактивации неметаллических уплотнений.the upper stop is made with the possibility of linear movement when the shear elements are destroyed by an amount limited by the guide pins from the position in which the end element of the upper stop is located in the inner recess of the first section of the housing to the position in which the end element of the upper stop is removed from the inner recess the first section of the housing, thus providing a displacement of the first and second rows of segments of the collet of the first section of the housing towards each other and the movement of the intermediate thrust e elements to ensure the deactivation of non-metallic seals. 2. Неметаллический уплотнительный элемент по п. 1, отличающийся тем, что неметаллические уплотнения выполнены из резины, эластомера или иного упругого материала.2. Non-metallic sealing element according to claim 1, characterized in that the non-metallic seals are made of rubber, elastomer or other elastic material.
RU2019125781A 2019-08-13 2019-08-13 Non-metallic sealing element RU2712865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125781A RU2712865C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Non-metallic sealing element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019125781A RU2712865C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Non-metallic sealing element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2712865C1 true RU2712865C1 (en) 2020-01-31

Family

ID=69624943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019125781A RU2712865C1 (en) 2019-08-13 2019-08-13 Non-metallic sealing element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2712865C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2744684C1 (en) * 2020-09-24 2021-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" Annular seal with non-metallic seal
RU2765454C1 (en) * 2020-09-09 2022-01-31 Акционерное общество "Нижегородский завод 70-летия Победы" Seal assembly

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1105609A1 (en) * 1982-11-25 1984-07-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Нефтяного Машиностроения String head
RU2118441C1 (en) * 1995-05-19 1998-08-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Новатор-Н" Device for connection of casing strings at well head
WO2000000762A1 (en) * 1998-06-30 2000-01-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Seal
US20130000920A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Vetco Gray Inc. Hybrid Seal
RU2691416C1 (en) * 2018-10-29 2019-06-13 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Combined casing sealant for underwater wells
RU2695734C1 (en) * 2018-11-29 2019-07-25 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Reinforced well combined composite seal for conductor and technical pipe string

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1105609A1 (en) * 1982-11-25 1984-07-30 Азербайджанский Научно-Исследовательский Институт Нефтяного Машиностроения String head
RU2118441C1 (en) * 1995-05-19 1998-08-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Новатор-Н" Device for connection of casing strings at well head
WO2000000762A1 (en) * 1998-06-30 2000-01-06 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Seal
US20130000920A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 Vetco Gray Inc. Hybrid Seal
RU2691416C1 (en) * 2018-10-29 2019-06-13 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Combined casing sealant for underwater wells
RU2695734C1 (en) * 2018-11-29 2019-07-25 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение по исследованию и проектированию энергетического оборудования им. И.И. Ползунова" (ОАО "НПО ЦКТИ") Reinforced well combined composite seal for conductor and technical pipe string

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2765454C1 (en) * 2020-09-09 2022-01-31 Акционерное общество "Нижегородский завод 70-летия Победы" Seal assembly
RU2744684C1 (en) * 2020-09-24 2021-03-15 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" Annular seal with non-metallic seal

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2579111C (en) Spring/seal element
US9856710B2 (en) Tube arrangement to enhance sealing between tubular members
US4601498A (en) Deformable metal-to-metal seal
US8622142B2 (en) Sealing wellhead members with bi-metallic annular seal
US4702481A (en) Wellhead pack-off with undulated metallic seal ring section
US9243715B2 (en) Seal assembly
US5129660A (en) Seal assembly for a well housing hanger structure
US20110048744A1 (en) Expandable Gage Ring
RU2712865C1 (en) Non-metallic sealing element
US9926771B2 (en) Tubular connection
US5110144A (en) Casing hanger seal assembly
US9057231B2 (en) Energizing ring divot back-out lock
US9556700B2 (en) Downhole sealing assembly
US10138698B2 (en) External locking mechanism for seal energizing ring
US10184302B2 (en) Morphing tubulars
RU2719798C1 (en) Annular seal with metal-to-metal seal
RU2744684C1 (en) Annular seal with non-metallic seal
US9194213B2 (en) Packer
RU2765454C1 (en) Seal assembly
US11542775B2 (en) Anti-extrusion assembly and a sealing system comprising same
US20150191989A1 (en) Sealing apparatus and method