УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ

Предложение относится к области нефтяной промышленности, в частности к обслуживанию нефтяных и газовых скважин, находящихся под давлением.
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.
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.
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
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.
Недостатками данной конструкции устройства является:
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;
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;
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.
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.
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.
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
вышеупомянутый продолговатый паз, кроме того на нижнем торце корпуса выполнена кольцевая выборка, в которой размещено уплотнительное кольцо взаимодействующее с опорным фланцем в рабочем положении.
На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в продольном разрезе.
На фиг.2 изображен поперечный разрез фланца переводника.
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.
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.
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.
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.
Устройство работает следующим образом.
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.
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).
После этого оборудование начинают спускать в скважину, а затем заворачивают корпус 1 в переходник 2. Далее вставляют уплотнительные элементы 10, имеющие косой
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.
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.
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.
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.