RU2719798C1 - Annular seal with metal-to-metal seal - Google Patents
Annular seal with metal-to-metal seal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2719798C1 RU2719798C1 RU2019131616A RU2019131616A RU2719798C1 RU 2719798 C1 RU2719798 C1 RU 2719798C1 RU 2019131616 A RU2019131616 A RU 2019131616A RU 2019131616 A RU2019131616 A RU 2019131616A RU 2719798 C1 RU2719798 C1 RU 2719798C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- seal
- housing
- casing
- hooks
- shear
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/04—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
- E21B33/043—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads specially adapted for underwater well heads
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к устройству, используемому при эксплуатации морских и наземных скважин, а именно к конструкции затрубного уплотнения с уплотнением метал по металлу, предназначенного для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора. Предлагаемое уплотнение может найти широкое применение при строительстве как морских, так и наземных скважин в нефтедобывающей, химической, энергетической и других отраслях промышленности.The invention relates to a device used in the operation of offshore and surface wells, namely, the design of annular seals with metal-to-metal seals intended for sealing the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing head housing. The proposed seal can be widely used in the construction of both offshore and onshore wells in the oil, chemical, energy and other industries.
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. Обычно для упомянутых целей применяют уплотнения металл по металлу.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. Typically, metal-to-metal seals are used for these purposes.
В тексте настоящего описания под активацией уплотнения следует понимать процесс перехода уплотнения из исходного положения в рабочее положение, при котором достигается герметизация кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора.In the text of the present description, by activating the seal, one should understand the process of transition of the seal from its initial position to the working position, in which sealing of the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing column head housing is achieved.
Под деактивацией уплотнения следует понимать процесс перехода уплотнения из рабочего положения в исходное положение.Deactivation of a seal should be understood as the process of moving a seal from its working position to its original position.
Известно затрубное уплотнение металл по металлу (US2010327532 (А1); МПК Е21В 33/02; F16L 21/04; опубликовано 30.12.2010 г.), используемое для уплотнения между двумя трубчатыми элементами. Уплотнение может иметь внутреннее и внешнее уплотнительное кольцо или более одной пары внутренних и внешних уплотнительных колец, активируемых клиновыми устройствами, которые могут быть установлены на месте с помощью ходового инструмента. Затрубное кольцо может иметь коническую или выпуклую поверхность и может создавать усилие предварительной нагрузки на уплотнительные кольца.Known annular metal-to-metal sealing (US2010327532 (A1); IPC ЕВВ 33/02;
Недостатком технического решения является то, что в конструкции затрубного уплотнения отсутствуют элементы, предотвращающие смещение при осевых воздействиях клиновых устройств, что может привести к уменьшению усилия воздействия на уплотнительные кольца и, как следствие, к частичной или полной потере герметичности. Также недостатком является то, что уплотнительные кольца имеют зубцы для предотвращения осевых смещений, которые при активации оставляют следы на уплотняемых поверхностях корпуса колонны кондуктора и корпуса подвески обсадной колонны, что делает невозможным повторную установку затрубного уплотнения случае неудачной активации затрубного уплотнения.The disadvantage of the technical solution is that the design of the annular seal lacks elements that prevent displacement during axial actions of wedge devices, which can lead to a decrease in the force exerted on the sealing rings and, as a result, to a partial or complete loss of tightness. Another disadvantage is that the sealing rings have teeth to prevent axial displacements, which, when activated, leave traces on the sealing surfaces of the conductor casing and the casing suspension housing, which makes it impossible to reinstall the annular seal in case of unsuccessful activation of the annular seal.
Наиболее близкое техническое решение, выбранное в качестве прототипа, затрубное уплотнение металл по металлу (US 2009322030; МПК Е21В 33/10; опубликовано: 31.12.2009; МПК: Е21В 33/10), предназначенное для герметизации узла подводного корпуса устья скважины, включающее металлическое уплотнительное кольцо, выполненное в виде цилиндра и активируемое при помощи клинового устройства. Уплотняемые поверхности корпуса колонны кондуктора и подвески обсадной колонны выполнены в виде зубцов. Уплотнительное кольцо, вжимаясь в зубцы уплотнительных поверхностей, герметизирует кольцевое пространство и одновременно фиксирует затрубное уплотнение от осевых перемещений.The closest technical solution, chosen as a prototype, is a metal-to-metal annular seal (US 2009322030; IPC Е21В 33/10; published: 12/31/2009; IPC: Е21В 33/10), designed to seal a subsea wellhead assembly, including metal O-ring made in the form of a cylinder and activated by a wedge device. The sealing surface of the casing string casing and the casing suspension are made in the form of teeth. The sealing ring, pressing into the teeth of the sealing surfaces, seals the annular space and at the same time fixes the annular seal against axial movements.
Недостатком технического решения является то, что уплотнительное кольцо одновременно является и уплотнителем, и фиксатором от осевых перемещений и при взаимодействии (вдавливании) с зубчатым профилем, в результате чего имеется большой риск повреждения уплотнительной поверхности уплотнительного кольца.The disadvantage of the technical solution is that the sealing ring is both a sealant and a retainer from axial movements and during interaction (indentation) with the gear profile, as a result of which there is a high risk of damage to the sealing surface of the sealing ring.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Техническим результатом является повышение надежности герметизации затрубного уплотнения в процессе эксплуатации за счет двустороннего уплотнения, содержащего по одному уплотнительному барьеру с каждой стороны и активируемого двумя клиньями, и механизма двусторонней фиксации уплотнения, расположенного с двух сторон от двустороннего уплотнения, обеспечивающего отсутствие осевого люфта после установки. Предлагаемая конструкция обеспечивает необходимое радиальное деформирование уплотнительного элемента металл по металлу в затрубном пространстве заданным усилием для обеспечения герметизации двумя контурами.The technical result is to increase the reliability of sealing the annular seal during operation due to the double-sided seal containing one sealing barrier on each side and activated by two wedges, and the mechanism of bilateral fixation of the seal located on both sides of the double-sided seal, ensuring no axial play after installation. The proposed design provides the necessary radial deformation of the metal-to-metal sealing element in the annulus with a predetermined force to ensure sealing by two circuits.
Уплотнение может быть деактивировано на любом этапе установки, при этом усилие деактивации значительно меньше, чем усилие активации.The seal can be deactivated at any stage of the installation, while the deactivation force is much less than the activation force.
Технический результат достигается за счет затрубного уплотнения с уплотнением металл по металлу, предназначенного для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, содержащего уплотнение металл по металлу, которое по изобретению, включает корпус якоря верхний, корпус верхний, штифты срезные верхние, винты срезные верхние, якорь нижний, корпус нижний, штифты срезные нижние, винты срезные нижние.The technical result is achieved by means of an annular seal with a metal-to-metal seal designed to seal the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing head housing containing a metal-to-metal seal, which according to the invention includes an upper armature housing, an upper arm, shear pins upper, upper shear screws, lower anchor, lower body, lower shear pins, lower shear screws.
Корпус якоря верхний, выполненный в виде цилиндра, имеет в верхней части профиль для фиксации инструментов для установки и извлечения затрубного уплотнения; в нижней части корпуса якоря верхнего содержатся крюки, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса якоря верхнего, имеющие профиль с углом для зацепления с цанговыми лепестками корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков.The upper anchor body, made in the form of a cylinder, has a profile in the upper part for fixing tools for installing and removing the annular seal; in the lower part of the upper anchor housing there are hooks located along a circle line with the outer and inner surfaces of the upper anchor housing, having a profile with an angle for engagement with collet petals of the upper housing and compression of the collet petals.
Нижняя часть корпуса якоря верхнего по линии окружности включает отверстия для установки штифтов срезных.The lower part of the upper armature along the circle includes holes for installing shear pins.
Корпус якоря верхний размещен в корпусе верхнем и зафиксирован относительно него при помощи штифтов срезных.The upper anchor housing is located in the upper housing and is fixed relative to it with shear pins.
Корпус верхний, выполненный в виде цилиндра, имеет в нижней части клиновой элемент для активации уплотнения, а в верхней части цанговые лепестки, выполненные с возможностью активации корпусом якоря верхним для фиксации в зубчатом профиле корпуса колонной головки колонны кондуктора и подвески обсадной колонны.The upper body, made in the form of a cylinder, has a wedge element in the lower part for activating the seal, and collet petals in the upper part, which are configured to be activated by the upper armature for fixing the conductor column head and casing suspension in the toothed profile of the casing.
Причем цанговые лепестки корпуса верхнего содержат продольные пазы, служащие направляющими для установки и движения в них крюков корпуса якоря верхнего, а также отверстия, предназначенные для установки штифтов срезных верхних и фиксации относительно корпуса якоря верхнего, клиновой элемент включает отверстия для установки винтов срезных верхних и фиксации относительно уплотнения.Moreover, the collet petals of the upper case contain longitudinal grooves serving as guides for installing and moving the hooks of the upper anchor body in them, as well as holes designed to install the upper shear pins and fixation relative to the upper anchor body, the wedge element includes holes for installing the upper shear and fixation screws regarding compaction.
Грани продольных пазов-направляющих корпуса верхнего, расположенные в верхней части корпуса, выполнены в виде фаски с углом, равным углу на крюках корпуса якоря верхнего, и служат для зацепления крюками корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков.The faces of the longitudinal grooves-guides of the upper case, located in the upper part of the case, are made in the form of a chamfer with an angle equal to the angle on the hooks of the upper armature body, and serve to hook the upper body with hooks and compress the collet tabs.
Уплотнение выполнено в виде цилиндра, имеющего на внешней и внутренней поверхностях, симметрично относительно центра уплотнения, кольцевые профили, выполненные с возможностью прижатия в уплотнительные поверхности корпуса колонной головки колонны кондуктора и корпуса подвески обсадной колонны при активации затрубного уплотнения; с обоих сторон уплотнения содержат отверстия для установки винтов срезных и фиксации относительно корпуса верхнего и корпуса нижнего.The seal is made in the form of a cylinder having, on the outer and inner surfaces, symmetrically with respect to the center of the seal, annular profiles made with the possibility of pressing the conductor column head housing and the casing string suspension housing into the sealing surfaces when the annular seal is activated; on both sides of the seal contain holes for installing shear screws and fixation relative to the upper housing and the lower housing.
Уплотнение выполнено с возможностью активации снизу при помощи клинового элемента корпуса нижнего и сверху при помощи клинового элемента корпуса верхнего.The seal is made with the possibility of activation from below using a wedge element of the lower case and from above using a wedge element of the upper case.
Якорь нижний, выполненный в виде цилиндра, имеющий в верхней части цанговые лепестки, выполнен с возможностью активации корпусом нижним для фиксации в зубчатом профиле корпуса колонной головки колонны кондуктора и зубчатом профиле корпуса подвески обсадной колонны.The lower anchor, made in the form of a cylinder, having collet petals in the upper part, is configured to be activated by the lower casing for fixing in the toothed profile of the casing column head body and toothed casing suspension housing profile.
Цанговые лепестки якоря нижнего включают продольные пазы, служащие направляющими для установки и движения в них крюков корпуса нижнего и отверстия для установки штифтов срезных нижних и фиксации относительно корпуса нижнего.Collet petals of the lower anchor include longitudinal grooves, which serve as guides for installing and moving the hooks of the lower case and the holes for installing the shear lower pins and fixing relative to the lower case.
Грани продольных пазов-направляющих якоря нижнего, расположенные в верхней части якоря нижнего, выполнены в виде фаски с углом, равным углу на крюках корпуса нижнего, служащие для зацепления крюками корпуса нижнего и сжатия цанговых лепестков.The faces of the longitudinal grooves-guides of the lower anchor, located in the upper part of the lower anchor, are made in the form of a chamfer with an angle equal to the angle on the hooks of the lower case, which serve to hook the lower case with hooks and compress the collet tabs.
Корпус нижний, выполненный в виде цилиндра, имеющий в верхней части клиновой элемент для активации уплотнения; в нижней части корпуса нижнего содержатся крюки, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса нижнего; имеющие профиль с углом для зацепления с цанговыми лепестками якоря нижнего и сжатия цанговых лепестков.The lower case, made in the form of a cylinder, having in the upper part a wedge element for activating the seal; in the lower part of the lower case there are hooks located in a circle line with the outer and inner surfaces of the lower case; having a profile with an angle for engagement with the collet petals of the lower anchor and compression of the collet petals.
Причем клиновый элемент содержит отверстия для установки винтов срезных нижних и фиксации относительно уплотнения.Moreover, the wedge element contains holes for installing the lower shear screws and fixing relative to the seal.
Нижняя часть корпуса нижнего по линии окружности включает отверстия для установки штифтов срезных и фиксации относительно якоря нижнего.The lower part of the lower circumferential housing includes holes for installing shear pins and fixing relative to the lower anchor.
Срезные штифты и срезные винты выполнены с возможностью обеспечения поэтапной активации затрубного уплотнения.The shear pins and shear screws are configured to provide phased activation of the annular seal.
Корпус колонной головки колонны кондуктора, выполненный в виде цилиндра, имеющий на внутренней поверхности уплотнительную поверхность для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, а также зубчатый профиль, обеспечивающий фиксацию затрубного уплотнения.The conductor column head housing of the conductor made in the form of a cylinder having a sealing surface on the inner surface for sealing the annular space between the casing suspension housing and the conductor column head housing, as well as a toothed profile for fixing the annular seal.
Корпус подвески обсадной колонны, выполненный в виде цилиндра, имеющий на наружной поверхности уплотнительную поверхность для герметизации кольцевого пространства между корпусом подвески обсадной колонны и корпусом колонной головки колонны кондуктора, а также зубчатый профиль, обеспечивающий фиксацию затрубного уплотнения.The casing suspension housing, made in the form of a cylinder, having a sealing surface on the outer surface for sealing the annular space between the casing suspension housing and the conductor casing string head housing, as well as a toothed profile that secures the annular seal.
Крюки, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса якоря верхнего, могут иметь профиль с углом 40-50° для зацепления с цанговыми лепестками корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков.Hooks located along the circle line from the outer and inner surfaces of the upper anchor body can have a profile with an angle of 40-50 ° for engagement with the collet petals of the upper body and compress the collet petals.
Крюки, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса нижнего, могут иметь профиль с углом 40-50° для зацепления с цанговыми лепестками якоря нижнего и сжатия цанговых лепестков.The hooks located along the circle line with the outer and inner surfaces of the lower body can have a profile with an angle of 40-50 ° for engaging the lower armature with collet petals and compressing the collet petals.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:
на фиг. 1 представлен общий вид затрубного уплотнения металл по металлу в положении до активации (разрез);in FIG. 1 shows a general view of an annular metal-to-metal seal in position before activation (section);
на фиг. 2 представлен корпус якоря верхний (сечение);in FIG. 2 shows the upper armature body (section);
на фиг. 3 представлен корпус верхний (сечение);in FIG. 3 presents the upper case (section);
на фиг. 4 представлено затрубное уплотнение металл по металлу (сечение);in FIG. 4 shows an annular metal-to-metal seal (section);
на фиг. 5 представлен якорь нижний (сечение);in FIG. 5 shows the lower anchor (section);
на фиг. 6 представлен корпус нижний (сечение);in FIG. 6 shows the lower case (section);
на фиг. 7 представлен корпус колонной головки колонны кондуктора;in FIG. 7 shows a casing of a column head of a conductor column;
на фиг. 8 представлена внутренняя поверхности корпуса колонной головки колонны кондуктора (сечение);in FIG. 8 shows the inner surface of the casing of the column head of the conductor column (section);
на фиг. 9 представлена корпус подвески обсадной колонны;in FIG. 9 shows a casing suspension housing;
на фиг. 10 представлен первый этап активации затрубного уплотнения;in FIG. 10 shows a first step of activating an annular seal;
на фиг. 11 представлен второй этап активации затрубного уплотнения;in FIG. 11 shows a second step for activating an annular seal;
на фиг. 12 представлен третий этап активации затрубного уплотнения;in FIG. 12 shows a third step of activating an annular seal;
на фиг. 13 представлен этап деактивации затрубного уплотнения.in FIG. 13 shows a step for deactivating an annular seal.
На чертежах выполнены следующие обозначения:The following notation is made in the drawings:
1 - корпус якоря верхний;1 - upper anchor body;
2 - профиль для фиксации инструментов;2 - profile for fixing tools;
3 - крюки, располагающиеся по линии окружности;3 - hooks located in a circle line;
4 - отверстия для установки штифтов срезных верхних;4 - holes for installing the shear top pins;
5 - штифты срезные верхние;5 - upper shear pins;
6 - корпус верхний;6 - upper case;
7 - клиновой элемент для активации уплотнения;7 - wedge element to activate the seal;
8 - цанговые лепестки корпуса верхнего;8 - collet petals of the upper body;
9 - продольные пазы - направляющие для установки и движения в них крюков корпуса якоря верхнего;9 - longitudinal grooves - guides for installing and moving the hooks of the upper armature body in them;
10 - отверстия на цанговых лепестках для установки штифтов срезных;10 - holes on the collet petals for installing shear pins;
11 - отверстия на клиновом элементе;11 - holes on the wedge element;
12 - винт срезной верхний;12 - upper shear screw;
13 - уплотнение;13 - seal;
14 - кольцевые профили уплотнения;14 - ring seal profiles;
15 - отверстия для установки винтов срезных;15 - holes for installing shear screws;
16 - якорь нижний;16 - lower anchor;
17 - цанговые лепестки;17 - collet petals;
18 - продольные пазы - направляющие для установки и движения в них крюков корпуса нижнего;18 - longitudinal grooves - guides for installing and moving the hooks of the lower case into them;
19 - отверстия на цанговых лепестках для установки штифтов срезных;19 - holes on the collet petals for installing shear pins;
20 - штифты срезные нижние;20 - lower shear pins;
21 - корпус нижний;21 - lower case;
22 - клиновой элемент;22 - wedge element;
23 - крюки, располагающиеся по линии окружности;23 - hooks located in a circle line;
24 - отверстия на клиновом элементе для установки винтов срезных;24 - holes on the wedge element for installing shear screws;
25 - отверстия корпуса нижнего для установки штифтов срезных;25 - openings of the lower case for installing shear pins;
26 - винт срезной нижний;26 - lower shear screw;
27 - корпус колонной головки колонны кондуктора;27 - casing of the column head of the conductor column;
28 - уплотнительная поверхность корпуса колонной головки колонны кондуктора;28 - the sealing surface of the casing of the column head of the column of the conductor;
29 - зубчатый профиль корпуса колонной головки колонны кондуктора;29 is a gear profile of the body of the column head of the conductor column;
30 - корпус подвески обсадной колонны;30 - casing suspension housing;
31 - уплотнительная поверхность корпуса подвески обсадной колонны;31 - sealing surface of the casing suspension housing;
32 - зубчатый профиль корпус подвески обсадной колонны;32 - toothed profile casing suspension housing;
33 - цанговые лепестки якоря нижнего 17 вжаты в зубчатые профили корпуса колонной головки и корпуса подвески обсадной колонны;33 - collet petals of the
34 - штифты срезные нижние разрушены;34 - shear lower pins are destroyed;
35 - корпус нижний смещен внутрь якоря нижнего;35 - the lower case is displaced inside the lower anchor;
36 - места контактного давления уплотнения 13;36 - places of contact pressure of the
37 - клиновые элементы корпуса нижнего 22 и корпуса верхнего 6 вдавлены внутрь уплотнения 13;37 - wedge elements of the
38 - верхние и нижние винты срезные разрушены;38 - upper and lower shear screws are destroyed;
39 - штифты срезные верхние разрушены;39 - upper shear pins are destroyed;
40 - цанговые лепестки корпуса верхнего вжаты в зубчатые профили корпуса колонной головки и корпуса подвески обсадной колонны;40 - collet petals of the upper casing are pressed into the gear profiles of the casing of the casing head and the casing of the suspension;
41 - корпус якоря верхнего смещен внутрь корпуса верхнего;41 - the upper armature body is shifted into the upper body;
42 - зацепление крюков корпуса якоря верхнего за ответную часть корпуса верхнего;42 - engagement of the hooks of the upper armature housing for the counterpart of the upper housing;
43 - корпус якоря верхнего смещен вверх относительно корпуса верхнего. 43 - the upper armature housing is displaced upward relative to the upper armature.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Затрубное уплотнение с уплотнением металл по металлу, предназначенное для герметизации кольцевого пространства между корпусом 30 подвески обсадной колонны и корпусом 27 колонной головки колонны кондуктора, содержащее уплотнение 13 металл по металлу, включает:An annular seal with a metal-to-metal seal designed to seal the annular space between the
корпус 1 якоря верхний, корпус верхний 6, штифты срезные верхние 5, винты срезные верхние 12,
якорь нижний 16, корпус нижний 21, штифты срезные нижние 20, винты срезные нижние 26.
Корпус 1 якоря верхний, выполненный в виде цилиндра, имеющий в верхней части профиль 2 для фиксации инструментов для установки и извлечения затрубного уплотнения; в нижней части корпуса 1 якоря верхнего содержатся крюки 3, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса 1 якоря верхнего, имеющие профиль с углом для зацепления с цанговыми лепестками 8 корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков.The
А также нижняя часть корпуса 1 якоря верхнего по линии окружности включает отверстия 4 для установки штифтов срезных верхних 5.And also the lower part of the
Корпус 1 якоря верхний размещен в корпусе верхнем 6 и зафиксирован относительно него при помощи штифтов срезных 5.The
Корпус верхний 6, выполненный в виде цилиндра, имеющий в нижней части клиновой элемент 7 для активации уплотнения 13, а в верхней части цанговые лепестки 8, выполненные с возможностью активации корпусом 1 якоря верхним для фиксации в зубчатом профиле 29 корпуса колонной головки колонны кондуктора и корпусе 30 подвески обсадной колонны.The
Причем цанговые лепестки 8 корпуса верхнего содержат продольные пазы 9, служащие направляющими для установки и движения в них крюков 3 корпуса якоря верхнего, а также отверстия 10, предназначенные для установки штифтов срезных верхних 5 и фиксации относительно корпуса 1 якоря верхнего, клиновой элемент 7 включает отверстия 11 для установки винтов срезных верхних 12 и фиксации относительно уплотнения 13.Moreover, the
Грани продольных пазов-направляющих 18 корпуса верхнего, расположенные в верхней части корпуса выполнены в виде фаски с углом равным углу на крюках корпуса 1 якоря верхнего, служащие для зацепления крюками 3 корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков 8.The faces of the longitudinal grooves-guides 18 of the upper housing located in the upper part of the housing are made in the form of a chamfer with an angle equal to the angle on the hooks of the
Уплотнение 13 выполнено в виде цилиндра, имеющего на внешней и внутренней поверхностях, симметрично относительно центра уплотнения, кольцевые профили 14, выполненные с возможностью прижатия в уплотнительные поверхности 28 корпуса колонной головки колонны кондуктора и уплотнительные поверхности 31 корпуса подвески обсадной колонны при активации затрубного уплотнения; с обоих сторон уплотнения 13 содержат отверстия 15 для установки винтов срезных верхних 12 и фиксации относительно корпуса 6 верхнего и корпуса 21 нижнего.The
Уплотнение 13 выполнено с возможностью активации снизу при помощи клинового элемента 22 корпуса нижнего и сверху при помощи клинового элемента 7 корпуса верхнего.The
Якорь нижний 16 выполненный в виде цилиндра, имеющий в верхней части цанговые лепестки 17, выполненный с возможностью активации корпусом 21 нижним для фиксации в зубчатом профиле 29 корпуса колонной головки колонны кондуктора и зубчатом профиле 32 корпуса подвески обсадной колонны.The
Цанговые лепестки 17 якоря нижнего включают продольные пазы 18, служащие направляющими для установки и движения в них крюков 23 корпуса нижнего и отверстия 19 для установки штифтов срезных нижних 20 и фиксации относительно корпуса нижнего 21.
Грани продольных пазов-направляющих 18 якоря нижнего, расположенные в верхней части якоря нижнего 16 выполнены в виде фаски с углом равным углу на крюках 23 корпуса нижнего, служащие для зацепления крюками 23 корпуса нижнего и сжатия цанговых лепестков 17.The faces of the longitudinal grooves-guides 18 of the lower anchor located in the upper part of the
Корпус 21 нижний, выполненный в виде цилиндра, имеющий в верхней части клиновой элемент 22 для активации уплотнения; в нижней части корпуса нижнего содержатся крюки 23, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса 21 нижнего; имеющие профиль с углом для зацепления с цанговыми лепестками 17 якоря нижнего и сжатия цанговых лепестков 17.The
Причем клиновый элемент 22 содержит отверстия 24 для установки винтов срезных нижних 26 и фиксации относительно уплотнения 13.Moreover, the
Нижняя часть корпуса 21 нижнего по линии окружности включает отверстия 25 для установки штифтов срезных нижних 26 и фиксации относительно якоря нижнего 16.The lower part of the
Штифты срезные (5 и 20) и винты срезные (12 и 26) выполнены с возможностью обеспечения поэтапной активации затрубного уплотнения.Shear pins (5 and 20) and shear screws (12 and 26) are configured to provide phased activation of the annular seal.
Корпус 27 колонной головки колонны кондуктора, выполненный в виде цилиндра, имеющий на внутренней поверхности уплотнительную поверхность 28 для герметизации кольцевого пространства между корпусом 30 подвески обсадной колонны и корпусом 27 колонной головки колонны кондуктора, а также зубчатый профиль 29, обеспечивающий фиксацию затрубного уплотнения.The
Корпус 30 подвески обсадной колонны, выполненный в виде цилиндра, имеющий на наружной поверхности уплотнительную поверхность 31 для герметизации кольцевого пространства между корпусом 27 подвески обсадной колонны и корпусом 30 колонной головки колонны кондуктора, а также зубчатый профиль 32, обеспечивающий фиксацию затрубного уплотнения.The
Крюки 3, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса 1 якоря верхнего, могут иметь профиль с углом 40-50° для зацепления с цанговыми лепестками 8 корпуса верхнего и сжатия цанговых лепестков 8.
Крюки 23, располагающиеся по линии окружности с внешней и внутренней поверхности корпуса 21 нижнего, могут иметь профиль с углом 40-50° для зацепления с цанговыми лепестками 17 якоря нижнего и сжатия цанговых лепестков 17.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Первый этап активации затрубного уплотнения - фиксация якоря нижнего 1.The first stage of activation of the annular seal is fixing the
Под воздействием усилия от инструмента для установки затрубного уплотнения на корпус 1 якоря верхний происходит разрушение штифтов срезных верхних 20 между якорем нижним 16 и корпусом нижним 21, в результате чего корпус нижний 21 смещается внутрь якоря нижнего 16, вжимая цанговые лепестки 17 в зубчатые профили корпуса 27 колонной головки и корпуса 30 подвески обсадной колонны (см. фиг. 10).Under the influence of the force from the tool for installing the annular seal on the
Второй этап активации затрубного уплотнения - герметизация.The second stage of annular seal activation is sealing.
При дальнейшем воздействии усилия от инструмента для установки происходит разрушение винтов срезных 12 и 26 и вдавливание клиновых элементов 22 корпуса нижнего 21 и корпуса верхнего 6 внутрь уплотнения 13;With further action of the force from the installation tool, the shear screws 12 and 26 are destroyed and the
в результате чего уплотнение 13 деформируется и между кольцевыми профилями 14 уплотнения, корпусом 27 колонной головки колонны кондуктора и корпусом 30 подвески обсадной колонны возникает контактное давление, таким образом происходит герметизация затрубного уплотнения (см. фиг. 11).as a result, the
Третий этап активации уплотнения - фиксация якоря верхнего 1.The third stage of activation of the seal is fixing the anchor of the upper 1.
Далее под воздействием усилия от инструмента для установки происходит разрушение штифтов срезных верхних 5, между корпусом верхним 6 и корпусом 1 якоря верхнего;Further, under the influence of force from the installation tool, the shear pins of the upper 5 are destroyed, between the
в результате чего корпус 1 якоря верхний смещается внутрь корпуса верхнего 6, вжимая цанговые лепестки 8 корпуса верхнего в зубчатые профили 29 корпуса колонной головки и корпуса 30 подвески обсадной колонны, что в совокупности с работой якоря нижнего 16 исключает возможность перемещения затрубного уплотнения в осевом направлении под воздействием выталкивающих сил. Таким образом происходит окончательная активация затрубного уплотнения (см. фиг. 12).as a result, the
Деактивация затрубного уплотнения.Deactivation of the annular seal.
При необходимости деактивации затрубного уплотнения корпус 1 якоря верхнего перемещается вверх путем приложения усилия в соответствующем направлении инструментом для извлечения затрубного уплотнения. При этом происходит зацепление крюков 3 корпуса якоря верхнего с ответной частью в продольных пазах-направляющих 9 корпуса верхнего (см. фиг. 13). Конструкция крюков 3, имеющих обратный угол, обеспечивает сжатие цанговых лепестков 8 корпуса верхнего и его освобождение от зубчатого зацепления с корпусом 27 колонной головки колонны кондуктора и корпусом 30 подвески обсадной колонны. Дальнейшее приложение усилия деактивации приведет к освобождению уплотнения 13, а затем якоря нижнего 16, аналогично освобождению корпуса 1 якоря верхнего.If it is necessary to deactivate the annular seal, the
Таким образом, предложенное затрубное уплотнение с уплотнением металл по металлу позволяет повысить надежность герметизации затрубного уплотнения в процессе эксплуатации за счет двустороннего уплотнения, содержащие по одному уплотнительному барьеру с каждой стороны и активируемое двумя клиньями и механизм двусторонней фиксации уплотнения, обеспечивающий отсутствие осевого люфта после установки. Предлагаемая конструкция обеспечивает необходимое радиальное деформирование уплотнительного элемента металл по металлу в затрубном пространстве заданным усилием для обеспечения герметизации двумя контурами.Thus, the proposed annular seal with metal-to-metal sealing allows to increase the reliability of sealing the annular seal during operation due to the two-sided sealing, containing one sealing barrier on each side and activated by two wedges and a two-way locking mechanism of the seal, ensuring the absence of axial play after installation. The proposed design provides the necessary radial deformation of the metal-to-metal sealing element in the annulus with a predetermined force to ensure sealing by two circuits.
Модификации и улучшения вышеописанных вариантов осуществления понятны для специалистов в данной области техники. Вышеприведенное описание приведено исключительно в качестве примера, и не является ограничивающим.Modifications and improvements to the above described embodiments are readily apparent to those skilled in the art. The above description is provided solely as an example, and is not limiting.
Claims (20)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131616A RU2719798C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Annular seal with metal-to-metal seal |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131616A RU2719798C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Annular seal with metal-to-metal seal |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2719798C1 true RU2719798C1 (en) | 2020-04-23 |
Family
ID=70415621
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019131616A RU2719798C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Annular seal with metal-to-metal seal |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2719798C1 (en) |
Cited By (1)
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 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162929C2 (en) * | 1999-03-29 | 2001-02-10 | Воронежский механический завод | Suspension of tubing string of gusher valves for gas-dynamic investigation of prospecting wells |
US20090322030A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Vetco Gray Inc. | Metal-to-Metal Seal for Smooth Bore |
RU2679769C2 (en) * | 2013-09-02 | 2019-02-12 | ПЛЕКСУС ХОЛДИНГС, ПиЭлСи | Running tool |
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 |
RU2702488C1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" | Collet connector |
-
2019
- 2019-10-07 RU RU2019131616A patent/RU2719798C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2162929C2 (en) * | 1999-03-29 | 2001-02-10 | Воронежский механический завод | Suspension of tubing string of gusher valves for gas-dynamic investigation of prospecting wells |
US20090322030A1 (en) * | 2008-06-30 | 2009-12-31 | Vetco Gray Inc. | Metal-to-Metal Seal for Smooth Bore |
RU2679769C2 (en) * | 2013-09-02 | 2019-02-12 | ПЛЕКСУС ХОЛДИНГС, ПиЭлСи | Running tool |
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 |
RU2702488C1 (en) * | 2019-04-16 | 2019-10-08 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром 335" | Collet connector |
Cited By (1)
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8622142B2 (en) | Sealing wellhead members with bi-metallic annular seal | |
US6510895B1 (en) | Energized sealing cartridge for annulus sealing between tubular well components | |
US5355961A (en) | Metal and elastomer casing hanger seal | |
US6446717B1 (en) | Core-containing sealing assembly | |
US10214986B2 (en) | Variable ram for a blowout preventer and an associated method thereof | |
US8950752B2 (en) | Wicker-type face seal and wellhead system incorporating same | |
US3350103A (en) | Seal ring holding device | |
US10472921B2 (en) | Temperature activated zonal isolation packer device | |
RU2719798C1 (en) | Annular seal with metal-to-metal seal | |
US5013187A (en) | Positioning components and energizing sealing assemblies therefor | |
RU2712865C1 (en) | Non-metallic sealing element | |
US10767434B2 (en) | Hydraulic wellhead connector | |
NO20190469A1 (en) | Wellhead seal with pressure energizing from below | |
US10138698B2 (en) | External locking mechanism for seal energizing ring | |
RU47956U1 (en) | OPERATION COLUMN INSULATION SYSTEM | |
US10927637B2 (en) | System and method for reducing setting loads | |
RU2765454C1 (en) | Seal assembly | |
RU2101461C1 (en) | Packer | |
RU2698348C1 (en) | Packing unit of packer | |
RU2744684C1 (en) | Annular seal with non-metallic seal | |
RU2807055C9 (en) | Improved well sealing | |
RU2807055C2 (en) | Improved well sealing | |
GB2111140A (en) | Seals | |
RU2120023C1 (en) | Packer | |
GB2216965A (en) | Energisation of sealing assemblies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210706 Effective date: 20210706 |
|
QZ41 | Official registration of changes to a registered agreement (patent) |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210706 Effective date: 20211220 |