ГОЛОВКА КОЛОННАЯ КЛИНОВАЯ САМОУПЛОТНЯЮЩАЯСЯ Российский патент 1999 года по МПК E21B33/04 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для наведения противовыбросового оборудования при открытом фонтанировании скважин в случаях отсутствия на устье колонной головки или базового фланца.

Известна конструкция самоуплотняющейся клиновой головки, предназначенной для установки на обсадную трубу в качестве колонного фланца (1) Головка состоит из корпуса, в который вставлены армированная самоуплотняющаяся манжета, а также дополнительный резиновый пакер. На шпильках подвешен нажимной фланец, имеющий отверстия для пружин. На пружинах подвешены клинья, нижние концы которых вставлены во фланец. Клинья крепятся к фланцу фиксирующими болтами. Головка может устанавливаться на обсадную колонну фонтанирующей скважины с помощью натаскивателя.

Известна также конструкция фланца колонного неразъемного, предназначенного для создания базы на устье фонтанирующей скважины при ликвидации открытых фонтанов (2). Фланец состоит из корпуса, в котором размещены следующие основные у злы: плунжер в сборе с манжетами и подвижными шпильками, захват с сухарями и герметизатором, а также фланец с неподвижными шпильками.

Принцип работы фланца колонного неразъемного следующий. Фланец крепится к компоновке задорного оборудования неподвижными шпильками и наводится на устье фонтанирующей скважины с помощью гидронатаскивателя до упора торца обсадной колонны во фланец и удерживается в этом положении до внедрения сухарей захвата в тело обсадной трубы. Захват приводится в действие плунжером при создании во внутренней полости устройства избыточного давления.

Наиболее близкой по сущности и принципу действия к предлагаемому техническому решению является конструкция фланца колонного неразъемного (3), состоящего из корпуса, в котором размещены плунжер с герметизатором и стаканом с набором уплотнителей и клинья. На корпусе имеется впускной штуцер с обратным клапаном и клапан для стравливания воздуха из полости. Клинья подвешены на фланце стакана с помощью болтов, размещенных равномерно по окружности, и поджаты к конической расточке корпуса пружинным кольцом. После наведения запорного оборудования с фланцем на обсадную колонну самоуплотняющаяся манжета осуществляет предварительную герметизацию затрубного пространства. При нагнетании жидкости в полость устройства плунжер, перемещаясь вниз, защемляет клинья между корпусом и обсадной трубой, а затем деформирует контактные уплотнители.

Однако известные конструкции колонных самоуплотняющихся головок и фланцев неразъемного типа обладают следующими недостатками:
- недостаточная степень герметичности самоуплотняющихся манжет при значительных давлениях в скважине;
- самозаклинивание якорящего узла и сложность разборки при его демонтаже.

Целью изобретения является обеспечение надежной герметизации соединения колонной головки с обсадной колонной и упрощение ее демонтажа после завершения операции.

Поставленная цель достигается тем, что в головке колонной клиновой самоуплотняющейся, состоящей из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов, якорящий узел снабжен дополнительно гидроприводным механизмом освобождения заклиненных сухарей, а основной уплотняющий узел состоит из манжеты с кольцевой канавкой с размещенным в ней кольцом, установленной в кольцевой проточке колонного фланца, а также грундбуксы, выполненной в форме стяжного фланца с кольцевым выступом и снабженного круговой выточкой для размещения дополнительного герметизатора.

Конструкция предлагаемого технического устройства приведена на фиг. 1.

Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся состоит из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов.

Корпус выполнен разъемным и состоит из верхней 1 и нижней 2 частей, скрепленных между собой резьбовым соединением. В корпусе смонтирован якорящий узел, состоящий из двух плунжеров 34, гнезда 5, в конической части которого установлены обоймы 6, к которым винтами прикреплены сухари 7. Между плунжерами и корпусом образуются полости А и Б, при подаче в которые рабочей жидкости с избыточным давлением осуществляется перемещение плунжеров. К корпусу с помощью стяжных винтов 8 крепится колонный фланец 9. В колонном фланце выполнена цилиндрическая расточка для установки основного уплотнительного узла, состоящего из манжеты 10 с кольцевой по торцевой стороне канавкой, размещенного в ней нажимного кольца 11 и грундбуксы, функции которой выполняет стяжной фланец 12. Дополнительный уплотнительный узел 5 состоит из герметизатора 13, установленного в кольцевой выточке стяжного фланца 12 опирающегося в торцевую часть корпуса.

Порядок установки колонной головки следующий. Колонная головка в сборе устанавливается на обсадную трубу фонтанирующей скважины (в комплекте с противовыбросовым оборудованием). При этом резиновая манжета основного уплотнительного узла охватывает колонну и под давлением фонтанирующей струи самоуплотняется по наружному диаметру трубы и по внутреннему диаметру расточки в колонном фланце, прекращая перетоки флюида во внутреннюю полость головки.

При закручивании гаек стяжных винтов стяжной фланец своим кольцевым выступом прижимает манжету к нажимному кольцу, повышая степень герметизации пространства между обсадной трубой и колонной головкой. Фиксация колонной головки на обсадной трубе осуществляется за счет зацепления сухарей, установленных в обоймах, с телом трубы при перемещении плунжера под воздействием рабочей жидкости, подаваемой под давлением в полость А.

Поршень под давлением нагнетаемой жидкости перемещается вниз, упирается в обоймы и запрессовывает их вместе с сухарями в конусное пространство гнезда. В результате этого сухари врезаются в тело трубы, надежно фиксируя на ней колонную головку. Путем затягивания гаек стяжных винтов колонный фланец совместно с основным уплотнительным узлом и стяжным фланцем поджимается к корпусу головки. При этом герметизатор, распакеровываясь, создает дополнительную герметизацию между трубой и внутренней полостью колонной головки.

Съем колонной головки с обсадной трубы осуществляется следующим образом. После глушения аварийной скважины и снятия с головки сборки противовыбросового оборудования подается рабочая жидкость в полость Б. Под воздействием создаваемого давления нижний поршень перемещается вверх, воздействуя на обоймы, которые вместе с сухарями перемещаются по конусной поверхности гнезда и выводят их из зацепления с телом трубы.

Источники информации:
1. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов" Москва, Недра, 1996 г. стр.174 - 175 ."Самоуплотняющаяся клиновая головка ГСК."
2. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра, 1996 г. стр. 171-173. Фланец колонный неразъемный типа ФКН.

3. Справочник "Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов". Москва. Недра, 1996 г, стр. 173-174. Фланец колонный неразъемный типа ЗГТ.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для наведения противовыбросного оборудования при открытом фонтанировании скважин в случаях отсутствия на устье колонной головки или базового фланца. Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся состоит из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов. Якорящий узел дополнительно снабжен гидроприводным механизмом освобождения заклиненных сухарей. Основной уплотняющий узел состоит из манжеты с кольцевой канавкой с размещенным в ней кольцом. Манжета установлена в кольцевой проточке колонного фланца. Грундбукса поджимает манжету и выполнена в форме стяжного фланца с кольцевым выступом. Стяжной фланец имеет круговую выточку для размещения дополнительного герметизатора. Использование изобретения обеспечивает надежную герметизацию соединения колонной головки и обсадной колонной и упрощает ее демонтаж. 1 ил.

Головка колонная клиновая самоуплотняющаяся, состоящая из корпуса, колонного фланца, якорящего узла, основного и дополнительного уплотняющих узлов, отличающаяся тем, что якорящий узел снабжен дополнительно гидроприводным механизмом освобождения заклиненных сухарей, а основной уплотняющий узел состоит из манжеты с кольцевой канавкой с размещенным в ней кольцом, установленной в кольцевой проточке колонного фланца, грундбуксы, выполненной в форме стяжного фланца с кольцевым выступом, снабженного круговой выточкой для размещения герметизатора.