ГЕРМЕТИЗАТОР

Полезная модель относится к нефтегазовой отрасли и может быть использована для герметизации устья скважины колтюбинговых установок.
Известен герметизатор устья скважины, содержащий корпус с крышкой, силовой цилиндр с расположенным в корпусе полым штоком и поршнем, разделяющим его на ближнюю и дальнюю от крышки рабочие полости, и уплотнитель, расположенный в полости корпуса между крышкой и полым штоком (см. А.Г. Молчанов, С.М. Вайншток, В.И. Некрасов, В.И. Чернобровкин. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб. Академия горных наук. - М., 1999, с. 75, рис. 3.1). В этом герметизаторе уплотнитель выполнен цилиндрическим и установлен в цилиндрической полости корпуса. Благодаря выполнению уплотнителя цилиндрическим и установке его в цилиндрической полости корпуса, удаление изношенного уплотнителя из данного герметизатора не является трудоемким, так как это удаление осуществляют перемещением полого штока, которым выталкивают изношенный уплотнитель из полости корпуса при снятой с этого корпуса крышке.
Однако этот герметизатор имеет значительные осевые габариты, обусловленные значительной длиной его силового цилиндра, необходимой для обеспечения хода его поршня, достаточного для выталкивания полым штоком из полости корпуса уплотнителя. Уплотнительный элемент интенсивно изнашивается и обладает малой долговечностью.
Известен так же герметизатор устья скважины, принятый за прототип, использующийся при проведении спуско-подъемных операций с колонной труб на скважинах, находящихся под давлением. Герметизатор содержит цилиндрический корпус с фланцами и с радиальным и центральным осевыми каналами для размещения в последнем колонны труб. В корпусе установлен уплотнительный узел в виде эластичной кольцевой манжеты, которая образует с корпусом кольцевую полость, связанную с источником избыточного давления. Эластичный герметизирующий элемент выполнен виде тора и установлен с возможностью вращения и осевого перемещения относительно корпуса в кольцевых пазах эластичной кольцевой манжеты, причем пазы выполнены на внутренней поверхности манжеты. Концентрично в корпусе над и под уплотнительным узлом расположены направляющие кольца. Недостатком герметизатора также является сложная конструкция и недостаточная долговечность уплотнительного элемента. (Авт. Св. СССР Патент №825855, М. Кл. Е21В 33/06.)
Задачей полезной модели является увеличение срока службы уплотнительного элемента.
Техническим результатом полезной модели является увеличение долговечности и надежности герметизации, а так же упрощение конструкции герметизатора.
Технический результат достигается за счет того, что уплотнительный элемент имеет форму удлиненного цилиндрического тора заполненного текучим материалом. Тор имеет возможность перекатываться по колтюбинговой трубе, проходящей через центральное отверстие тора. Диаметр внутреннего отверстия тора меньше диаметра колтюбинговой трубы, наружный диаметр тора меньше диаметра цилиндрического корпуса и имеет длину соответствующую длине цилиндрического корпуса. Торцевые крышки цилиндрического корпуса съемные, с отверстиями под направляющие для колтюбинговой трубы, с антифрикционным покрытием. Вместо антифрикционного покрытия могут быть использованы кольца, выполненные из фторопласта или другого износостойкого антифрикционного материала.
Диаметр внутреннего отверстия тора меньше диаметра колтюбинговой трубы, поэтому при вводе в отверстие трубы на ее поверхность начинают действовать силы сжатия со стороны тора. Они создают необходимый уровень герметизации между поверхностями тора и трубы и одновременно силы трения сцепления тора и трубы.
При спуско-подъемных операциях тор начинает проворачиваться за счет того, что сопротивление изменению формы значительно меньше силы трения сцепления тора и трубы, а трение между внешней поверхностью тора и корпуса отсутствует. Происходит замена трения скольжения трубы по уплотнению на трение качения, при котором реализуется значительно менее интенсивный износ. Герметизация в цилиндре создается за счет контакта торцевых крышек и торцов тора. Требуемая величина герметизации создается внутренним давлением текучего вещества во внутренней полости тора.
Повышение долговечности уплотнительного элемента является следствием того, что во-первых, уплотнительный элемент не скользит, а перекатывается по трубе, имеющей значительную шероховатость вследствие воздействия на нее агрессивных буровых сред; во-вторых, трение в зоне контакта происходит по поверхности антифрикционного материала, поэтому интенсивность изнашивания значительно снижается; в-третьих, длина наружной поверхности тора, подвергающаяся износу, многократно превышает длину поверхности контакта уплотнителей аналогов, что создает дополнительный запас на износ.
В результате долговечность уплотнительного элемента, а следовательно, и надежность герметизатора увеличивается.
На фиг. 1 представлено устройство герметизатора устья скважины.
Устройство состоит из цилиндрического корпуса 1, с торцевыми крышками 2 с антифрикционным покрытием 3. За счет разности диаметров между цилиндрическим корпусом 1 и внешней поверхностью цилиндрического удлиненного тора 4 создается зазор 5. Внутренняя полость 6 тора 4 заполнена текучим веществом. Через центральное отверстие тора проходит колтюбинговая труба 7.
Устройство работает следующим образом. Колтюбинговая труба 7 плотно обжата цилиндрическим удлиненным тором 4, торцевые поверхности тора 4 плотно прижаты к торцевым крышкам 2 (с антифрикционным покрытием 3) корпуса 1. Требуемая величина герметизации создается внутренним давлением текучего вещества во внутренней полости 6 тора 4.
При движении трубы на спуск или подъем, труба движется совместно с внутренней поверхностью тора, а сам тор начинает проворачиваться. Его торцевая поверхность скользит по торцевым крышкам 2 без потери уплотнения. Степень герметизации зависит от внутреннего давления текучего вещества во внутренней полости тора и определяется прочностью оболочки тора.