ГЕРМЕТИЗАТОР УСТЬЕВОЙ

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для герметизации устья скважины во время спуска и подъема труб под давлением.
Известен Герметизатор устьевой, содержащий полый цилиндрический корпус с верхним и нижним фланцами, в осевом канале которого установлен уплотнительный элемент, гайка нажимная для фиксации уплотнительного элемента, при этом корпус герметизатора выполнен в виде цельной детали, снабжен буртиком, выполненным ступенчатой расточкой осевого канала и служащим опорой для уплотнительного элемента, гайка установлена с возможностью поджима уплотнительного элемента для компенсации износа в процессе работы и между гайкой и уплотнительным элементом установлено, по меньшей мере, одно кольцо, являющееся подшипником скольжения и предназначенное для уменьшения трения между гайкой и уплотнительным элементом в процессе
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы за счет чрезмерного поджатия герметизирующего элемента устьевым давлением, основной износ герметизатора происходит при проходе муфты, диаметр которой больше диаметра трубы НКТ, а торец выполнен неполной фаской или округлением, то есть имеет режущую грань. В этот момент силу радиального поджатия элемента к телу необходимо уменьшать, но представленные конструкции не позволяют этого сделать.
Известен Герметизатор устьевой, состоящий из корпуса с отверстием, выполненным в стенке корпуса, и с нижним и верхним кольцевым выступами, верхнего и нижнего фланца, имеющих проход для пропуска труб, соединенных муфтами, уплотнительный элемент из эластичного материала, размещенный в корпусе и имеющий проходное отверстие, центратора, размещенного над уплотнительным элементом (Патент РФ №2393329, Е21В 33/06, оп. 27.06.2010 г. прототип).
Недостатком известного устройства является низкая надежность работы за счет чрезмерного поджатия герметизирующего элемента устьевым давлением, основной износ герметизатора происходит при проходе муфты, чей диаметр больше диаметра трубы, а торец выполнен неполной фаской или округлением, то есть имеет режущую грань. В этот момент силу радиального поджатия элемента к телу необходимо уменьшать, но представленные конструкции не позволяют этого сделать.
Предлагаемое нами техническое решение лишено перечисленных выше недостатков и повышает надежность работы устьевого герметизатора при спуске и подъеме труб НКТ под давлением за счет повышения ресурса работоспособности уплотнительного элемента, что в свою очередь повышает герметизацию затрубного пространства на устье скважины, а наличие независимой камеры поджимной жидкости позволяет варьировать силу поджатия в широком диапазоне.
Поставленная цель достигается тем, что Герметизатор устьевой содержит корпус со сквозным осевым каналом, выполненный с отверстием, расположенным в стенке корпуса, и с нижним и верхним кольцевым выступами, верхний и нижний фланцы, уплотнительный герметизирующий элемент из эластичного материала, размещенный в корпусе и имеющий сквозное осевое отверстие, центратор, размещенный в корпусе над уплотнительным герметизирующим элементом, по меньшей мере, одну армирующую шайбу, зафиксированную в верхней и/или нижней частях уплотнительного герметизирующего элемента и представляющую собой шайбу с верхним и нижним кольцевым выступами и со сквозным отверстием, уплотнительный герметизирующий элемент, выполненный с верхним и нижним кольцевым выступами, в которых расположена кольцевая канавка, верхний фланец соединен с корпусом посредством разъемного соединения и закреплен на нем, нижний фланец соединен с корпусом посредством разъемного соединения и закреплен на нем или нижний фланец с корпусом выполнены монолитно, при этом верхний фланец и нижняя торцевая поверхность корпуса снабжены кольцевыми канавками, а верхний фланец закреплен на корпусе посредством фиксирующих элементов.
На фиг.1 изображен Герметизатор устьевой вид спереди, на фиг.2 изображен Герметизатор устьевой вид сверху.
Герметизатор устьевой состоит из корпуса 1 со сквозным осевым каналом и с отверстием 2, расположенным в стенке корпуса 1, верхнего 3 и нижнего 4 фланцев, уплотнительного герметизирующего элемента 5, размещенного в корпусе 1 и имеющего сквозное осевое отверстие, центратора 6, размещенного в корпусе 1 над уплотнительным герметизирующим элементом 5, и, по меньшей мере, одной армирующей шайбы 7.
Нижний фланец 4 с корпусом 1 выполнен монолитно или сборно.
Если корпус 1 выполнен с нижним фланцем 4 сборно, то нижний 4 и верхний 3 фланцы соединены с корпусом 1 посредством разъемного соединения, например, резьбового, и верхний фланец 3 закреплен на корпусе 1 посредством фиксирующих элементов 8, например, винтов.
Если корпус 1 выполнен с нижним фланцем 4 монолитно, то верхний 3 фланец соединен с корпусом 1 посредством разъемного соединения, например, резьбового, и закреплен на корпусе 1 посредством фиксирующих элементов 8, например, винтов.
Нижняя торцевая поверхность корпуса 1 и верхний 3 фланец снабжены кольцевыми канавками 9, которые служат для установки специального оборудования.
Нижний 4 и верхний 3 фланцы снабжены присоединительными отверстиями 10.
Отверстие 2 в корпусе 1 обеспечивает гидравлическое сообщение независимой камеры поджимной 4 жидкости 11 со специальным оборудованием, которое подает поджимную жидкость, поступающую в независимую камеру поджимной жидкости 11.
Независимая камера поджимной жидкости 11 представляет собой пространство, образованное между корпусом 1 и уплотнительным герметизирующим элементом 5, при этом независимая камера поджимной жидкости 11 не зависит от устьевого давления скважины.
Уплотнительный герметизирующий элемент 5 закреплен внутри корпуса 1 посредством центратора 6 и верхнего фланца 3, выполнен с верхним 12 и нижним 13 кольцевым выступами, со сквозным осевым отверстием 14 и из эластичного материала, например, резины.
Верхний 12 и нижний 13 кольцевой выступы выполнены с кольцевой канавкой 15. Верхний 12 и нижний 13 кольцевой выступы служат для уплотнения, обеспечивая герметизацию корпуса 1 относительно уплотнительного герметизирующего элемента 5.
Кольцевая канавка 15 в верхнем 12 и нижним 13 кольцевом выступе служит для устранения утечки поджимной жидкости с заданным давлением из независимой камеры поджимной жидкости 11.
Сквозное осевое отверстие 14 выполнено с возможностью прохождения НКТ с муфтами под давлением.
По меньшей мере, одна армирующая шайба 7 зафиксирована в верхней части и/или в нижней части уплотнительного герметизирующего элемента 5, обеспечивая упрочнение верхнего и/или нижнего пространства в уплотнительном герметизирующем элементе 5.
Армирующая шайба 7 зафиксирована в уплотнительном герметизирующем элементе 5, например, посредством прессования, и представляет собой шайбу со сквозным осевым отверстием и с верхним и нижним кольцевым выступами.
Сквозное осевое отверстие в армирующей шайбе 7 обеспечивает осуществлять демонтаж герметизирующего уплотнительного элемента 5 в полевых условиях.
Верхний и нижний кольцевые выступы армирующей шайбы 7 обеспечивают жесткую фиксацию армирующей шайбы 7 в уплотнительном герметизирующем элементе 5.
Корпус 1 выполнен с нижним 16 и верхним 17 выступами, при этом нижний выступ 16 служит упором для уплотнительного герметизирующего элемента 5 и одновременно выполняет функции центратора во время спуска и подъема специального оборудования через сквозное отверстие 14, а верхний выступ 17 служит упором для центратора 6.
Верхний фланец 3 снабжен кольцевой проточкой, в которую установлен корпус 1.
Герметизатор устьевой работает следующим образом.
На устье скважины осуществляют монтаж герметизатора устьевого, после чего его устанавливают на устье скважины в собранном виде, фиксируя фланцами верхним 3 и нижним 4.
Специальное оборудование для подачи поджимной жидкости герметично присоединяют к отверстию 2 посредством гибких шлангов.
После чего поджимную жидкость подают специальным оборудованием с устья скважины под заданным давлением через отверстие 2 и производят установку или извлечение НКТ с муфтами в Герметизаторе устьевом через уплотнительный герметизирующий элемент 5.
Посредством поджимной жидкости регулируют и создают заданное давление в независимой камере поджимной жидкости 11, уплотняя и герметизируя соединение НКТ с муфтами и уплотнительным герметизирующим элементом 5.
То есть процессе спуско-подъемных работ регулируют герметичное соединение НКТ с муфтами и уплотнительным герметизирующим элементом
5 посредством регулирования давления поджимной жидкости в независимой камере поджимной жидкости 11, создавая заданное давление.
Герметизатор устьевой герметично соединяет НКТ с муфтами за счет регулирования с устья давления в независимой камере поджимной жидкости 11.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает повышение надежности его работы за счет повышения ресурса работоспособности уплотнительного элемента и, соответственно, за счет повышения герметизации затрубного пространства на устье скважины, также повышения
износоустойчивости за счет регулирования давления подачи поджимной жидкости, что обеспечивает наличие независимой камеры поджимной жидкости позволяющей варьировать силу поджатия в широком диапазоне, создавая заданное давление.
Более того, можно добиться практически без износной работы Герметизатора устьевого.