ГЕРМЕТИЗАТОР УСТЬЯ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин и предназначено для герметизации труб, полированного штока штангового глубинного насоса на устье скважины.
Известен герметизатор устьевой (патент на полезную модель RU №46295, МПК 7 Е 21 В 33/03, опубл. БИ №18 от 27.06.2005 г.), включающий корпус с центральным сквозным каналом для пропуска труб с техническим оборудованием, эластичный герметизирующий элемент, рабочую гидравлическую камеру в виде кольцевой полости между корпусом и герметизирующим элементом, заполненную рабочим агентом. Герметизатор устьевой дополнительно снабжен ограничителем давления при проталкивании муфт, выполненным в виде гидроцилиндра с подпружиненным поршнем, разделяющим гидроцилиндр на две полости, причем полость гидроцилиндра с пружиной соединена с устьем скважины, а другая полость связана гидравлическим каналом с кольцевой полостью. Источник гидравлического питания выполнен в виде гидроцилиндра с ручным приводом, штоковая полость которого соединена с устьем скважины, а герметизирующий элемент выполнен из двух цилиндрических элементов, расположенных соосно, причем внутренний элемент является съемным.
Недостатками этого устьевого герметизатора являются:
- сложность изготовления и сборки, поскольку требуется определенная подгонка и совмещение ответных узлов и деталей;
- уплотнитель имеет сложную фигурную форму и для его изготовления требуется специальная пресс-формы достаточно сложной конструкции.
Наиболее близко по технической сущности и достигаемому результату является герметизатор устья скважины (патент RU №2232253, МПК 7 Е 21 В 33/03, опубл. БИ №19 от 10.07.2004 г.), 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, при этом полый шток снабжен продольными плунжерами, установленными в выполненных в этом штоке сквозных отверстиях, которые соединяют дальнюю от крышки рабочую полость силового цилиндра и полость корпуса, в которой расположен уплотнитель, при этом продольные плунжеры снабжены ограничителями их перемещения в сторону, противоположную уплотнителю, и выполнены с возможностью выдвижения из
сквозных отверстий полого штока и выталкивания изношенного уплотнителя из корпуса для замены на новый.
Недостатками данной конструкции устройства являются:
во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
во-вторых, сжатие уплотнителя происходит за счет осевой нагрузки на его торцы, а это не обеспечивает равномерного охвата уплотнителем уплотняемого объекта (трубы) по всей площади контакта, что снижает качество герметизации и эффективность работы герметизатор устья скважины.
Технической задачей является упрощение конструкции герметизатора устья скважины, а также повышение качества герметизации и эффективности его работы.
Указанная техническая задача решается предлагаемым герметизатором устья скважины, содержащим корпус с навернутой на него крышкой с центральным отверстием, уплотнитель, расположенный в полости корпуса.
Новым является то, что полость корпуса заглушена снизу и оснащена центральным отверстием для прохода герметизируемого объекта, причем уплотнитель снаружи оснащен стаканом, при этом на стакан в полости корпуса установлены нижняя и верхняя втулки, снабженные взаимообращенными конусными поверхностями, находящимися в постоянном контакте друг с другом, причем на верхнем торце верхней втулки установлена пружина сжатия, упертая сверху в крышку, при этом стакан и нижняя втулка выполнены сборными, состоящими из плашек, размещенными равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия пружины в радиальное сжатие уплотнителя по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом.
На фигуре 1 изображен продольный разрез предлагаемого герметизатора устья скважины.
На фигуре 2 изображено сечение А-А предлагаемого герметизатора устья скважины.
Герметизатор устья скважины (см. фиг.1) содержит корпус 1 с навернутой на него крышкой 2, имеющей центральное отверстие 3, а также уплотнитель 4, расположенный в полости 5 корпуса 1.
Полость 5 корпуса 1 заглушена снизу посредством кольца 6, жестко соединенного с корпусом 1, при этом кольцо 6 оснащено центральным отверстием 7 для прохода герметизируемого объекта 8 (например, полого штока штангового глубинного насоса). Кольцо 6 и корпус 1 выполнены в виде единой детали. На нижнем конце корпуса 1 выполнена резьба
9 для соединения герметизатора устья скважины с верхним фланцем устьевой арматуры (на фиг.1 и 2 не показано).
Уплотнитель 4 снаружи оснащен стаканом 10. На стакан 10 в полости 5 корпуса 1 установлены нижняя 11 и верхняя 12 втулки, снабженные взаимообращенными конусными поверхностями 13 и 14 соответственно, находящимися в постоянном контакте друг с другом. На верхнем торце верхней втулки 12 установлена пружина сжатия 15, упертая сверху в крышку 2.
Стакан 10 и нижняя втулка 11 выполнены сборными (см. фиг.2), состоящими из плашек, размещенных равномерно диаметрально с целью преобразования осевого усилия сжатой пружины 15 (см. фиг.1) в радиальное сжатие уплотнителя 4 по всей поверхности контакта с герметизируемым объектом 8.
Герметизатор устья скважины работает следующим образом.
Перед эксплуатацией герметизатора устья скважины производят его сборку на устье скважины (на фиг.1 и 2 не показано). Для этого корпус 1 (см. фиг.1) резьбой 9 вворачивают в верхний фланец устьевой арматуры (на фиг.1 и 2 не показано), затем пропускают герметизируемый объект 8 (например, полый шток штангового глубинного насоса) сквозь центральное отверстие 7 кольца 6, жестко закрепленного в корпусе 1. Затем надевают уплотнитель 4 на герметизируемый объект 8 и устанавливают уплотнитель 4 в полость 5 корпуса 1.
Далее равномерно по наружному диаметру уплотнителя 4 в полость 5 корпуса 1 до упора в кольцо 6 (см. фиг.1) устанавливают стакан 10 (см. фиг.2), выполненный сборным в виде плашек (например, четырех плашек). Затем по наружному диметру стакана 10 в полость 5 корпуса 1 до упора в кольцо 6 устанавливают нижнюю втулку 11, также выполненную сборной в виде плашек (например, четырех плашек), причем каждая плашка нижней втулки 11 должна перекрывать зазор 16 между соседними плашками стакана 10.
Затем на стакан 10 (см. фиг.1) устанавливают верхнюю втулку 12 до взаимодействия ее конусной поверхности 14 с конусной поверхностью 13 нижней втулки 11. После этого на верхний торец верхней втулки 12 устанавливают пружину сжатия 15. Далее крышку 2 центральным отверстием 3 продевают сквозь герметизируемый объект 8 и наворачивают крышку 2 на корпус 1, при этом пружина сжатия 15 сжимается. Осевое усилие сжатия пружины 15 передается через взаимообращенные конусные поверхности 13 и 14, находящиеся в контакте друг с другом, соответственно нижней 11 и верхней 12 втулок на стакан 10, который вызывает радиальное сжатие внутрь уплотнителя 4 по всей площади контакта с герметизируемым объектом 8.
Усилие сжатие пружины 15 зависит от степени заворота крышки 2 в корпус 1, чем больше завернута крышка 2 корпус 1, тем больше усилие сжатия пружины и тем выше степень герметизации герметизируемого объекта 8 в процессе его перемещения. Кроме того радиальное усилие сжатия, действующее на уплотнитель 4 позволяет ему сохранять герметичность и эффективно работать в случае если герметизируемый объект 8 имеет канавки, рытвины, глубокие царапины на наружной поверхности.
Предлагаемый герметизатор устья скважины обладает простой конструкцией, а повышение качества герметизации и эффективности его работы связанно с возможностью регулируемого радиально сжатия (перемещения внутрь) уплотнителя.