ГЕРМЕТИЗАТОР УСТЬЯ СКВАЖИНЫ ПРИ ПРОМЫВКЕ ТРУБ ПОД ДАВЛЕНИЕМ И ГЕРМЕТИЗИРУЮЩАЯ ВСТАВКА

Полезная модель относится к устьевому оборудованию, используемому при проведении работ на нефтяных и газовых скважинах. Конкретно заявляемая полезная модель относится к конструкции герметизатора устья скважины с герметизирующей вставкой, который используется при спуске и подъеме насосно-компрессорных труб с одновременной промывкой их под давлением, и к конструкции этой вставки.
Известен герметизатор устья скважины, содержащий основание со сквозным осевым каналом, снабженное нижним и верхним фланцами, герметизирующую вставку, расположенную в осевом канале основания, и узлы фиксации герметизирующей вставки в основании, каждый из которых включает ползун, установленный в радиальном сквозном канале, выполненном в верхнем фланце основания, с возможностью перемещения посредством рукоятки, вручную приводимой во вращение оператором (RU 2160355 С1, 2000 г.). Герметизирующая вставка известного устройства имеет сложную конструкцию, причем один из узлов этой конструкции выступает за пределы основания над верхним фланцем, что затрудняем возможность проведения работ по промывке под давлением насосно-компрессорных труб при их спуске и подъеме.
Ближайшим аналогом к заявляемой группе полезных моделей является герметизатор устья скважины, содержащий основание со сквозным осевым каналом, снабженное нижним и верхним фланцами, герметизирующую вставку, расположенную в осевом канале основания и средство фиксации герметизирующей вставки в основании. Герметизирующая вставка состоит из уплотнителя с верхним и нижним воротниками, между которыми установлено разрезное кольцо, и крышки с внутренней конусной воронкой, одеваемой сверху на уплотнитель, при этом в крышке, в разрезном кольце, в верхнем и нижнем воротниках и в основании выполнены отверстия, через которые пропущен крепежный
элемент, частично выступающий над верхним фланцем основания (RU 2217574 С2, 2003 г.). Недостатком известного технического решения является сложная конфигурация уплотнителя герметизирующей вставки, сложность сборки, наличие выступающих частей крепежных элементов над поверхностью верхнего фланца основания... сложная конфигурации осевого канала основания, обусловленная особенностями крепления вставки в основании, наличие отверстий под крепежные элементы в корпусе основания, что ухудшает прочностные характеристики корпуса. Недостатки вышеприведенных аналогов делают нецелесообразным применение известных устройств при проведения промывки насосно-компрессорных труб под давлением, поскольку такая промывка по существу требует использования простого в конструктивном исполнении устройства, обеспечивающего при этом достаточно надежную герметизацию устья скважины.
Заявляемая группа полезных моделей направлена на создание такой конструкции герметизатора устья скважины и герметизирующей вставки, которые могут быть успешно использованы при промывке под давлением насосно-компрессорных труб при их подъеме из скважины или спуске в скважину.
Технический результат, который достигается при использовании заявляемой группы полезных моделей, заключается в упрощении конструкции герметизатора в целом и вставки в частности, в сокращении времени на сборку вставки и установку ее в основание герметизатора, в упрощении технологии изготовления вставки в, повышении надежности конструкции герметизатора.
Для достижения указанного технического результата предлагается герметизатор устья скважины при промывке насосно-компрессорных труб под давлением, который содержит основание со сквозным осевым каналом, снабженное верхним и нижним фланцами, герметизирующую вставку, установленную в осевом канале основания, ползуны для фиксации вставки в основании, расположенные с возможностью перемещения в радиальных каналах, выполненных в верхнем фланце основания, и средства перемещения ползунов в радиальных каналах. Герметизирующая вставка состоит из крышки с центральным отверстием для прохода насосно-компрессорной трубы и уплотнительной манжеты, подсоединенной
к нижней части крышки и имеющей центральное отверстие для прохода упомянутой трубы. Внешняя окружная (образующая) поверхность крышки выполнена ступенчатой, причем форма наружной поверхности ее верхней ступени, имеющей больший диаметр, соответствует форме осевого канала основания, а на наружной поверхности ее нижней ступени, имеющей меньший диаметр, выполнен кольцевой буртик. Уплотнительная манжета выполнена из упруго-деформируемого эластичного материала и ее внешняя окружная (образующая) поверхность также выполнена ступенчатой, при этом высота нижней ступени манжеты превышает высоту ее верхней ступени, а диаметр верхней ступени манжеты больше диаметра ее нижней ступени. Форма наружной поверхности верхней ступени манжеты соответствует форме осевого канала основания. Нижняя кромка верхней ступени выполнена в виде отбортовки-юбочки, имеющей форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх. На внутренней поверхности манжеты в пределах ее верхней ступени выполнена кольцевая канавка, служащая для посадки манжеты на кольцевой буртик крышки под действием осевого усилия.
Диаметр центрального отверстия крышки равен диаметру центрального отверстия уплотнительной манжеты.
Стенка каждого радиального канала со стороны боковой поверхности верхнего фланца имеет резьбовой участок, а каждое средство перемещения ползунов в радиальных каналах содержит рукоятку, установленную в обечайке, а также соосно расположенные втулку, размещенную в радиальном канале со стороны боковой поверхности верхнего фланца и имеющую резьбовой участок на своей наружной поверхности, взаимодействующий с резьбовым участком стенки радиального канала, и резьбовой участок на своей внутренней поверхности, и обойму, имеющую форму стакана, посаженного со стороны своего открытого торца на хвостовую часть ползуна и имеющего на своей наружной поверхности резьбу, взаимодействующую с резьбовым участком на внутренней поверхности втулки, причем на наружной стороне донной части стакана выполнен хвостовик, на котором посредством разъемного соединения зафиксирована обойма рукоятки.
На торцевых поверхностях верхнего и нижнего фланцев выполнены кольцевые канавки, служащие для размещения уплотнительного кольца.
К кольцевой канавке со стороны осевого канала основания примыкает кольцевой буртик.
Сквозной осевой канал корпуса выполнен цилиндрическим по всей своей длине, при этом наружные поверхности верхних ступеней крышки и уплотнительной манжеты имеют цилиндрическую форму.
Сквозной осевой канал основания выполнен коническим, по меньшей мере, на части своей длины, причем наружные поверхности верхних ступеней крышки и уплотнительной манжеты имеют коническую форму, соответствующую форме конической части канала.
Обечайка рукоятки закреплена на хвостовике стакана посредством винта, установленного в боковой стенке обечайки.
Ползун имеет цилиндрическую форму, при этом диаметр основной части ползуна, к которой примыкает его хвостовая часть, больше диаметра хвостовой части, причем стакан выполнен с возможностью воздействия своим открытым торцем при своем перемещении на торец основной части ползуна, образованный на участке перепада диаметров частей ползуна.
На наружной поверхности основной части ползуна имеется паз, в который входит ограничитель, расположенный в отверстии, выполненном в верхнем фланце, и позволяющий исключить проворачивание ползуна в радиальном канале при поступательном перемещении.
На наружной поверхности основной части ползуна выполнена кольцевая канавка, в которой расположено уплотнительное кольцо.
В качестве одного из объектов группы полезных моделей предлагается также конструкция герметизирующей вставки герметизатора устья скважины, которая состоит из крышки с центральным отверстием для прохода насосно-компрессорной трубы и уплотнительной манжеты, подсоединенной к нижней части крышки и имеющей центральное отверстие для прохода упомянутой трубы. Внешняя окружная (образующая) поверхность крышки выполнена ступенчатой, причем форма наружной поверхности ее верхней ступени, имеющей
больший диаметр, соответствует форме осевого канала основания герметизатора, а на наружной поверхности ее нижней ступени, имеющей меньший диаметр, выполнен кольцевой буртик. Уплотнительная манжета выполнена из упруго-деформируемого эластичного материала с высокой износостойкостью и ее внешняя образующая поверхность также выполнена ступенчатой, при этом высота нижней ступени манжеты превышает высоту ее верхней ступени, а диаметр верхней ступени манжеты больше диаметра ее нижней ступени. Форма наружной поверхности верхней ступени манжеты соответствует форме осевого канала основания. Нижняя кромка верхней ступени выполнена в виде отбортовки-юбочки, имеющей форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх. На внутренней поверхности манжеты в пределах ее верхней ступени выполнена кольцевая канавка, служащая для посадки манжеты на кольцевой буртик крышки под действием осевого усилия.
Полезная модель поясняется чертежами, где: на фиг.1 изображен герметизатор устья скважины, вид спереди с частичным разрезом; на фиг.2 - герметизирующая вставка в сборе, вид спереди; на фиг.3 - герметизирующая вставка в сборе в аксонометрии; на фиг.4 - герметизирующая вставка в разобранном состоянии.
Герметизатор содержит основание 1 со сквозным осевым каналом 2. Преимущественно корпус основания выполнен цилиндрическим. Канал 2 в основании 1 может быть выполнен цилиндрическим по всей своей длине или коническим, по меньшей мере, на части своей длины, как показано на фиг.1. При выполнении канала 2 коническим большее основание конуса обращено наружу со стороны верхнего фланца.
Основание 1 имеет нижний фланец 3 для присоединения к превентору и верхний фланец 4, служащий для присоединения технологического оборудования. В верхнем фланце 4 выполнены радиальные сквозные каналы 5. Стенка 6 каждого радиального канала 5 со стороны боковой поверхности 7 верхнего фланца 4 имеет резьбовой участок 8.
В сквозном осевом канале 2 основания 1 установлена герметизирующая вставка 9. Вставка 9 состоит из крышки 10 с центральным отверстием 11 для
прохода насосно-компрессорной трубы и уплотнительной манжеты 12. Манжета 12 подсоединена к нижней части крышки 10 и имеет центральное отверстие 13 для прохода насосно-компрессорной трубы.
Внешняя образующая поверхность крышки 10 выполнена ступенчатой, при этом диаметр верхней ступени 14 больше диаметра нижней ступени 15. Форма боковой наружной поверхности верхней ступени 14 крышки 10 соответствует форме осевого канала 2 основания 1 герметизатора. На наружной поверхности нижней ступени 15 выполнен кольцевой буртик 16.
Уплотнительная манжета 12 выполнена из упруго-деформируемого эластичного материала, обладающего высокой износостойкостью и ее внешняя (окружная) образующая поверхность также выполнена ступенчатой. Высота нижней ступени 17 манжеты 12 превышает высоту ее верхней ступени 18. Верхняя часть 19 нижней ступени 17 имеет форму усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, а остальная ее часть имеет форму цилиндра. Диаметр верхней ступени 18 манжеты 12 больше диаметра ее нижней ступени 17. Форма боковой наружной поверхности (являющейся продолжением боковой наружной поверхности крышки) верхней ступени 18 манжеты 12 соответствует форме осевого канала 2 основания 1. Нижняя кромка 20 верхней ступени 18 выполнена в виде отбортовки-юбочки, имеющей форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх, и нависающей над верхней частью 19 нижней ступени 17. На внутренней поверхности 21 манжеты 12 в пределах ее верхней ступени 18 выполнена кольцевая канавка 22, служащая для посадки манжеты 12 на кольцевой буртик 16 крышки 10 под действием осевого усилия.
В каждом радиальном канале 5 верхнего фланца 4 расположен ползун 23, который при перемещении в направлении вертикальной оси основания 1 фиксирует вставку 9 в основании. На наружной поверхности ползуна 23 выполнена кольцевая канавка 24, в которой расположено уплотнительное кольцо 25. Кроме того, на наружной поверхности основной части 26 ползуна 23 имеется паз 27, в который входит ограничитель 28, расположенный в отверстии, выполненном в верхнем фланце 4. Ограничитель 28 позволяет исключить проворачивание ползуна 23 в радиальном канале 5 при поступательном перемещении ползуна.
Имеется средство перемещения ползуна 23 в радиальном канале 5, которое содержит рукоятку 29, установленную в отверстиях 30 обечайки 31 перпендикулярно оси последней. Рукоятка 29 может перемещаться в отверстиях 30 относительно обечайки 31. Кроме того, средство перемещения ползуна 23 включает в себя соосно расположенные втулку 32 с фланцем и обойму 33.
Втулка 32 установлена в радиальном канале 5 со стороны боковой поверхности 7 верхнего фланца 4. На наружной поверхности втулки 32 имеется резьбовой участок 34, который взаимодействует с резьбовым участком 8 стенки радиального канала 5. На внутренней поверхности втулки 32 предусмотрен резьбовой участок 35.
Обойма 33 имеет форму стакана, посаженного со стороны своего открытого торца на хвостовую часть 36 ползуна 23. Диаметр хвостовой части 36 меньше диаметра основной части 26 ползуна 23. На наружной поверхности стакана выполнена резьба 37, взаимодействующая с резьбовым участком 35 на внутренней поверхности втулки 32. Донная часть 38 стакана выступает за пределы его боковой поверхности, образуя бурт 39, который с одной стороны может упираться во фланец втулки 32, а с другой контактирует с торцем обечайки 31.
На наружной стороне донной части 38 стакана выполнен хвостовик 40, на который устанавливается обечайка 31 до упора в бурт 39. Обечайка 31 зафиксирована на хвостовике 40 посредством винта 41.
В донной части 38 и в хвостовике 40 стакана имеется дроссельное отверстие 42 для подачи смазки.
На торцевых поверхностях 43 верхнего фланца 4 и нижнего фланца 3 выполнены кольцевые канавки 44, служащие для размещения уплотнительного кольца.
Перед началом работы монтируют линию нагнетания от промывочного агрегата к вертлюгу с запорным органом, рассчитанным на рабочее давление 21 МПа. Осуществляют сборку герметизирующей вставки путем подсоединения уплотнительной манжеты 12 к крышке 10. Подсоединение осуществляется приложением к деталям осевого усилия, в результате чего буртик 17 крышки 10
входит в канавку 22 манжеты 12. При соединении крышки 10 и манжеты 12 их центральные отверстия 11 и 13 образуют единый канал, диаметр которого соответствует диаметру уплотняемых насосно-компрессорных труб. Герметизирующую вставку в сборе устанавливают на насосно-компрессорной трубе, подвешенной на элеваторе. Соединяют насосно-компрессорную трубу с трубной подвеской, удаляют спайдер и опускают вставку в осевой канал 2 основания 1. Синхронно вращая две рукоятки 29 ползунов (на 7-9 оборотов по часовой стрелке), фиксируют вставку выдвижными ползунами 23, которые при вращении рукояток 29 перемещаются в направлении центральной оси основания и воздействуют на вставку. Осуществляют проведение промывочных операций при оптимальном давлении до 5 МПа с одновременным продвижением насосно-компрессорной трубы вдоль уплотнительной манжеты.