RU47953U1

RU47953U1 - DEEP WELL SEALING DEVICE

Info

Publication number: RU47953U1
Application number: RU2005109504/22U
Authority: RU
Inventors: И.К. Маннапов; Р.Р. Мурзин; Ф.И. Юсупов; М.Т. Хисматов; И.Х. Махмутов; Р.З. Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2005-04-01
Publication date: 2005-09-10

Abstract

Предложение относится к области нефтяной промышленности, в частности к обслуживанию нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением. Устройство состоит из корпуса, жестко связанного с переводником, имеющим отверстия во фланце для крепления с опорным фланцем устьевой арматуры посредством шпилек. Отверстия выполнены в виде продолговатых пазов. Шпильки снабжены наружной цилиндрической выборкой с диаметром D под продолговатый паз, но большим диаметра d шпильки. Длина h наружной цилиндрической выборки шпильки меньше высоты Н фланца переводника. В корпусе размещен уплотнительный элемент, ниже и выше которого установлены сменные бронзовые кольца, далее направляющее кольцо, состоящее из сепаратора с шариками и двумя кольцами, которые имеют кольцевые канавки, на взаимообращенных к шарикам поверхностях. В верхнюю часть корпуса ввернут регулировочный полый винт, взаимодействующий через направляющее кольцо с уплотнительным элементом. На нижнем торце корпуса выполнена кольцевая выборка, в которой размещено уплотнительное кольцо, взаимодействующее с опорным фланцем при креплении на него устройства в рабочем положении. Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве применена вынужденная очистка поверхности геофизического кабеля в процессе его движения, а усилие затяжки регулировочного винта передается непосредственно на уплотнительный элемент, это позволяет повысить герметичность устройства в запарафиненных скважинах, а его универсализация, то есть применение в сочетании с любым типоразмером опорного фланца устьевой арматуры позволит сэкономить время на монтаж устройства без дополнительных материальных затрат.The proposal relates to the field of the oil industry, in particular to the maintenance of oil and gas wells under pressure. The device consists of a housing rigidly connected to the sub having holes in the flange for fastening with the support flange of the wellhead fittings by means of studs. The holes are made in the form of elongated grooves. The studs are equipped with an external cylindrical selection with a diameter D for an elongated groove, but larger than the diameter d of the stud. The length h of the outer cylindrical hairpin sample is less than the height H of the sub flange. A sealing element is placed in the housing, below and above which interchangeable bronze rings are installed, then a guide ring consisting of a separator with balls and two rings that have annular grooves on surfaces interchanged with the balls. An adjusting hollow screw is screwed into the upper part of the housing, interacting through the guide ring with the sealing element. An annular sample is made at the lower end of the housing, in which a sealing ring is placed, which interacts with the support flange when the device is mounted on it in the working position. Due to the fact that the proposed device uses forced cleaning of the surface of the geophysical cable during its movement, and the tightening force of the adjusting screw is transmitted directly to the sealing element, this allows to increase the tightness of the device in paraffin wells, and its universalization, that is, use in combination with any size support flange of wellhead valves will save time on installation of the device without additional material costs.

Description

Предложение относится к области нефтяной промышленности, в частности к обслуживанию нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением.The proposal relates to the field of the oil industry, in particular to the maintenance of oil and gas wells under pressure.

Известен «Лубрикатор» (ав./св. SU №1816843, МПК 7 Е 21 В 33/03, 47/00, опубл. БИ №19 от 25.05.93 г.), включающий превентор, приемную секцию и уплотнитель, содержащий цилиндрический корпус и уплотняющий элемент геофизического кабеля в виде чередующихся эластичных и металлических колец, при этом металлические и эластичные кольца выполнены с двойной конической поверхностью, причем у эластичных колец вершина конуса направлена к оси корпуса, а у металлических -к его периферии.The well-known "Lubricator" (av / St. SU No. 1816843, IPC 7 E 21 B 33/03, 47/00, publ. BI No. 19 of 05.25.93), including a preventer, a receiving section and a sealant containing a cylindrical the body and the sealing element of the geophysical cable in the form of alternating elastic and metal rings, while the metal and elastic rings are made with a double conical surface, and for elastic rings the top of the cone is directed to the axis of the body, and for metal rings to its periphery.

Недостатками данной конструкции является вероятность возникновения аварийных ситуаций при подъеме спускаемого оборудования в крайнем верхнем положении; необходимость дополнительного источника давления для герметизации геофизического кабеля, то есть поддержания эластичных колец в поджатом состоянии при герметизации устья; кроме того, требуется постоянный контроль за состоянием качества герметизации устья для увеличения или уменьшения давления, вырабатываемого дополнительным источником давления, чтобы уменьшить износ эластичных колец и обеспечить качество герметизации геофизического кабеля на устье, так же не исключен контакт геофизического кабеля с уплотняющими элементами при спуске подъеме и, как следствие повышенный их износ, при этом замена эластичных колец возможна только при полном извлечении геофизического кабеля.The disadvantages of this design is the likelihood of emergency situations when lifting the descent equipment in its highest position; the need for an additional pressure source for sealing the geophysical cable, that is, maintaining the elastic rings in a compressed state when sealing the mouth; in addition, constant monitoring of the quality of the mouth sealing is required to increase or decrease the pressure generated by the additional pressure source in order to reduce the wear of elastic rings and ensure the quality of the geophysical cable sealing at the mouth, as well as the contact of the geophysical cable with sealing elements during descent and as a result, their increased wear, while the replacement of elastic rings is possible only with the complete removal of the geophysical cable.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство для герметизации устья скважины» (Патент на полезную модель RU №38822 МПК 7 Е 21 В 33/03, 47,00 опубл. Бюл. №19 от 10.07.2004 г.), содержащее корпус, жестко связанный с гидроцилиндром, расположенный в гидроцилиндре полый поршень, установленный в корпусе уплотнительный элемент, направляющее кольцо, установленное над уплотнительным элементом, с конической поверхностью, взаимодействующей с уплотнительным элементом снизу, а корпус дополнительно оснащен регулировочным полым винтом, взаимодействующим через направляющее кольцо с уплотнительным элементом, при этом снизу полый поршень подперт фиксатором гидроцилиндра, надпоршневая полость которого сообщается с атмосферой, причем конические поверхности направляющего кольца и упора полого поршня выполнены с возможностью The closest in technical essence and the achieved result is “Device for sealing the wellhead” (Utility Model Patent RU No. 388822 IPC 7 E 21 B 33/03, 47.00 publ. Bull. No. 19 dated July 10, 2004), comprising a housing rigidly connected to the hydraulic cylinder, a hollow piston located in the hydraulic cylinder, a sealing element installed in the housing, a guide ring mounted above the sealing element, with a conical surface cooperating with the sealing element from below, and the housing is additionally equipped with an adjustment olym screw communicating via a guide ring with a sealing member, wherein the bottom of the hollow piston is backed by a lock cylinder, above the piston chamber which communicates with the atmosphere, wherein the tapered surface of the guide ring and the stop of the hollow piston adapted to

поджатия уплотнительного элемента снаружи вовнутрь, при этом спускаемое оборудование сверху оснащено переходной втулкой с заходной фаской и наружной выборкой, а переводник дополнительно оснащен фиксирующим устройством, состоящим из стакана с подпружиненным фиксатором, выполненным с возможностью взаимодействия с наружной выборкой переходной втулки в крайнем верхнем положении спускаемого оборудования.pressing the sealing element from the outside inward, while the descent equipment on top is equipped with an adapter sleeve with a chamfer and an external selection, and the sub is additionally equipped with a locking device consisting of a cup with a spring-loaded clamp, made to interact with the external sample of the adapter sleeve in the extreme upper position of the descent equipment .

Недостатками данной конструкции устройства является:The disadvantages of this device design is:

во-первых, при затягивании регулировочного полого винта осевое усилие воздействует на направляющее кольцо, а не уплотнительный элемент, при этом создается трение на контактирующих поверхностях, из-за которого можно не достичь требуемой герметичности;firstly, when tightening the adjusting hollow screw, the axial force acts on the guide ring and not the sealing element, which creates friction on the contacting surfaces, due to which the required tightness can not be achieved;

во-вторых, при герметизации устья добывающих запарафиненных скважин, при проведении спуско-подъемных операций со скважинным оборудованием на поверхности геофизического кабеля отлагается парафин, который снижает герметичность устройства, попадая в пространство между канатом и уплотнительными элементами, создает дополнительное «тормозящее» усилие при спуско-подъемных операциях;secondly, when sealing the mouth of producing paraffin wells, during tripping operations with downhole equipment, paraffin is deposited on the surface of the geophysical cable, which reduces the tightness of the device, falling into the space between the rope and the sealing elements, creates an additional “braking” force during lifting operations;

в-третьих, на практике устьевая арматура компонуется различными типоразмерами опорных фланцев, которые имеют разные присоединительные размеры, в связи с чем необходимо изготавливать ряд переводников для использования данного устройства.thirdly, in practice, wellhead fittings are assembled with different sizes of support flanges, which have different mounting dimensions, and therefore it is necessary to manufacture a number of sub to use this device.

Задачей предполагаемой полезной модели является повышение герметичности устройства в запарафиненных скважинах за счет очистки поверхности геофизического кабеля в процессе его движения, а также его универсализация, то есть применение в сочетании с любым типоразмером опорного фланца устьевой арматуры.The objective of the proposed utility model is to increase the tightness of the device in paraffin wells by cleaning the surface of the geophysical cable during its movement, as well as its universalization, that is, the use of wellhead fittings in combination with any standard size of the support flange.

Указанная задача решается предлагаемым устройством для герметизации устья скважины, содержащим корпус, жестко связанный с переводником, имеющим отверстия для крепления с опорным фланцем, установленные в корпусе уплотнительный элемент, направляющее кольцо, регулировочный полый винт, взаимодействующий через направляющее кольцо с уплотнительным элементом.This problem is solved by the proposed device for sealing the wellhead, comprising a housing rigidly connected to the sub, having holes for fastening with a support flange, a sealing element, a guide ring, an adjusting hollow screw interacting through the guide ring with the sealing element installed in the housing.

Новым является то, что оно снабжено сменными бронзовыми кольцами, находящимися в контакте с поверхностью геофизического кабеля, а направляющее кольцо выполнено сборным в виде сепаратора с шариками и двумя кольцами, имеющими кольцевые канавки на взаимообращенных к шарикам поверхностях, при этом отверстия в переводнике выполнены в виде продолговатых пазов направленных от периферии к центру, что позволяет крепить и центрировать устройство на опорном фланце с помощью шпилек, снабженных наружной цилиндрической выборкой, имеющей диаметр под What is new is that it is equipped with replaceable bronze rings in contact with the surface of the geophysical cable, and the guide ring is prefabricated in the form of a separator with balls and two rings having ring grooves on surfaces mutually inverted to the balls, while the holes in the sub are made in the form oblong grooves directed from the periphery to the center, which allows you to mount and center the device on the support flange using studs equipped with an outer cylindrical selection having a diameter of d

вышеупомянутый продолговатый паз, кроме того на нижнем торце корпуса выполнена кольцевая выборка, в которой размещено уплотнительное кольцо взаимодействующее с опорным фланцем в рабочем положении.the aforementioned elongated groove, in addition, an annular sample is made at the lower end of the housing, in which a sealing ring is placed interacting with the support flange in the working position.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.Figure 1 shows the proposed device in longitudinal section.

На фиг.2 изображен поперечный разрез фланца переводника.Figure 2 shows a cross section of the flange of the sub.

Устройство состоит из корпуса 1 (см. фиг.1), жестко связанного с переводником 2, имеющим отверстия 3 во фланце 4 (см. фиг.2) для крепления с опорным фланцем 5 устьевой арматуры 6 (на фиг.1 показано условно) посредством шпилек 7.The device consists of a housing 1 (see Fig. 1), rigidly connected with a sub 2 having holes 3 in the flange 4 (see Fig. 2) for fastening with a support flange 5 of the wellhead 6 (Fig. 1 is shown conditionally) by studs 7.

Отверстия 3 (см. фиг.2) выполнены в виде продолговатых пазов 8. Шпильки 7 (см. фиг.1), снабжены наружной цилиндрической выборкой 9 с диаметром D под продолговатый паз 8, но большим диаметра d шпильки 7. Длина h наружной цилиндрической выборки 9 шпильки 7 меньше высоты Н фланца 4 переводника 2.The holes 3 (see FIG. 2) are made in the form of oblong grooves 8. The studs 7 (see FIG. 1) are equipped with an external cylindrical selection 9 with a diameter D for an elongated groove 8, but large with a diameter d of the stud 7. The length h of the outer cylindrical sample 9 of the stud 7 is less than the height H of the flange 4 of the sub 2.

В корпусе 1 размещен уплотнительный элемент 10, ниже и выше которого установлены сменные бронзовые кольца 11, далее направляющее кольцо 12, состоящее из сепаратора 13 с шариками 14 и двумя кольцами 15 и 16, которые имеют кольцевые канавки 17 и 18 соответственно, на взаимообращенных к шарикам 14 поверхностях. В верхнюю часть корпуса 1 ввернут регулировочный полый винт 19, взаимодействующий через направляющее кольцо 12 с уплотнительным элементом 10.In the housing 1 there is a sealing element 10, below and above which are installed interchangeable bronze rings 11, then a guide ring 12, consisting of a separator 13 with balls 14 and two rings 15 and 16, which have annular grooves 17 and 18, respectively, on mutually inverted to the balls 14 surfaces. An adjusting hollow screw 19 is screwed into the upper part of the housing 1, interacting through the guide ring 12 with the sealing element 10.

На нижнем торце корпуса 1 выполнена кольцевая выборка 20, в которой размещено уплотнительное кольцо 21, взаимодействующее с опорным фланцем 5 при креплении на него устройства в рабочем положении.An annular sample 20 is made at the lower end of the housing 1, in which a sealing ring 21 is placed, which interacts with the support flange 5 when the device is mounted on it in the working position.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На опорный фланец 5 устьевой арматуры 6 устанавливается переводник 2 с уплотнительным кольцом 20 в кольцевой выборке 21. После этого производят их герметичное крепление с помощью шпилек 7 и гаек 22, при этом шпильки устанавливают в отверстия 3 фланца 4 переводника, таким образом, чтобы наружная цилиндрическая выборка 9 шпильки 7 высотой h находилась только в отверстиях 3 фланца 4 высотой Н, при этом происходит центрирование устройства. Далее производят затяжку всех гаек 22.On the supporting flange 5 of the wellhead valve 6, a sub 2 is installed with a sealing ring 20 in the ring sample 21. After that, they are tightly fastened with the help of pins 7 and nuts 22, while the pins are installed in the holes 3 of the sub flange 4, so that the outer cylindrical the sample 9 of the stud 7 with a height h was only in the holes 3 of the flange 4 with a height H, while the device is centered. Next, tighten all the nuts 22.

Геофизический кабель 23 (см. фиг.1) пропускается сверху вниз через регулировочный полый винт 19, в верхнюю часть которого запрессовано сменное бронзовое кольцо 11, далее через корпус 1 с установленными в нем направляющим кольцом 12 и двумя сменными бронзовыми кольцами 11 соединяется посредством кабельной головки с оборудованием спускаемым в скважину (на фиг.1 и 2 не показано).The geophysical cable 23 (see Fig. 1) is passed from top to bottom through an adjusting hollow screw 19, into the upper part of which a replaceable bronze ring 11 is pressed in, then through the housing 1 with a guide ring 12 and two replaceable bronze rings 11 installed in it, it is connected via a cable head with equipment launched into the well (not shown in FIGS. 1 and 2).

После этого оборудование начинают спускать в скважину, а затем заворачивают корпус 1 в переходник 2. Далее вставляют уплотнительные элементы 10, имеющие косой After that, the equipment begins to be lowered into the well, and then the housing 1 is wrapped in the adapter 2. Next, insert the sealing elements 10 having an oblique

срез (на фиг.1 и 2 не показано) от периферии к центру между двумя сменными бронзовыми кольцами 11. Затем размещают направляющее кольцо 12, состоящее из сепаратора 13 с шариками 14 и двумя кольцами 15 и 16, которые размещают в корпусе 1 и только после этого вворачивают регулировочный полый винт 19 в верхнюю часть корпуса 1.a slice (not shown in FIGS. 1 and 2) from the periphery to the center between two interchangeable bronze rings 11. Then a guide ring 12 is placed, consisting of a separator 13 with balls 14 and two rings 15 and 16, which are placed in the housing 1 and only after this screw adjusting hollow screw 19 in the upper part of the housing 1.

Далее спускают оборудование в требуемый интервал скважины и на устье затягивают регулировочный полый винт 19 устройства, при этом усилие затяжки посредством сепаратора 13 с шариками 14 и двух колец 15 и 16, имеющих кольцевые канавки 17 и 18 соответственно на взаимообращенных к шарикам 14 поверхностях передается непосредственно на уплотнительные элементы 10, которые равномерно прижимаются к поверхности геофизического кабеля 23, после чего производят запланированные работы.Next, the equipment is lowered to the required interval of the well and the adjusting hollow screw 19 of the device is tightened at the mouth, while the tightening force by means of a separator 13 with balls 14 and two rings 15 and 16 having annular grooves 17 and 18, respectively, is transmitted directly to the surfaces 14 opposite to the balls 14 and directly to sealing elements 10, which are uniformly pressed against the surface of the geophysical cable 23, after which they carry out the planned work.

После проведения работ в заданном интервале скважины ослабляют затяжку регулировочного полого винта 19 и скважинное оборудование переводят в другой интервал скважины или извлекают на поверхность, при этом благодаря сменным бронзовым кольцам 11 в процессе движения геофизического кабеля 23 происходит очистка его поверхности и предупреждение искрообразования. По мере износа сменных бронзовых колец 11 производят их замену и продолжают выполнение работ.After carrying out work in a predetermined interval of the well, the tightening of the adjusting hollow screw 19 is loosened and the downhole equipment is transferred to another interval of the well or removed to the surface, while thanks to interchangeable bronze rings 11, the surface of the geophysical cable 23 is cleaned and sparking is prevented. As the wear of replaceable bronze rings 11, they are replaced and work continues.

Благодаря тому, что в предлагаемом устройстве применена вынужденная очистка поверхности геофизического кабеля в процессе его движения, а усилие затяжки регулировочного винта передается непосредственно на уплотнительный элемент, это позволяет повысить герметичность устройства в запарафиненных скважинах, а его универсализация, то есть применение в сочетании с любым типоразмером опорного фланца устьевой арматуры позволит сэкономить время на монтаж устройства без дополнительных материальных затрат.Due to the fact that the proposed device uses forced cleaning of the surface of the geophysical cable during its movement, and the tightening force of the adjusting screw is transmitted directly to the sealing element, this allows to increase the tightness of the device in paraffin wells, and its universalization, that is, use in combination with any size support flange of wellhead valves will save time on installation of the device without additional material costs.

Claims

A device for sealing a wellhead, comprising a housing rigidly connected to a sub having mounting holes with a support flange, a sealing element installed in the housing, a guide ring, an adjusting hollow screw interacting through the guide ring with the sealing element, characterized in that it is provided with interchangeable bronze rings in contact with the surface of the geophysical cable, and the guide ring is made prefabricated in the form of a separator with balls and two rings having annular grooves on surfaces intertwined to the balls, while the holes in the sub are made in the form of elongated grooves directed from the periphery to the center, which allows you to mount and center the device on the support flange using studs equipped with an external cylindrical selection having a diameter under the aforementioned elongated groove, in addition, an annular sample is made at the lower end of the housing, in which a sealing ring is placed, which interacts with the support flange in the working position.