УСТРОЙСТВО ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2000 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, и используется для герметизации устья при возникновении аварийной ситуации на скважине, а также при длительном перерыве в работе.

Известен герметизатор устья скважины, содержащий корпус с фланцами и с уплотнительным элементом, образующим канал для пропуска труб с муфтами, герметизирующую вставку, выполненную в виде муфты, подъемного патрубка с присоединенным к нему запорным органом стандартного типа [1].

Недостатком известного устройства является высокая трудоемкость замены уплотнительного элемента и громоздкость конструкции герметизирующей вставки за счет присоединения к подъемному патрубку запорного органа стандартного типа.

Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее полый цилиндрический корпус с конусным отверстием для пропуска труб с технологическим оборудованием, с фиксатором и с фланцем для присоединения к арматуре устья, герметизирующую вставку, выполненную в виде конусной муфты с уплотнительным элементом на конусной поверхности, подъемный патрубок с запорным органом и съемной рукояткой [2].

Недостатком известного устройства является несовершенство конструкции уплотнительного элемента и запорного органа.

Технической задачей, решаемой изобретением, является усовершенствование конструкции уплотнительного элемента и запорного органа с целью создания более компактного и удобного в эксплуатации устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство герметизации устья скважины (далее - устройство), содержащее полый цилиндрический корпус с конусным отверстием для пропуска труб с технологическим оборудованием, с фиксатором и с фланцем для присоединения к арматуре устья, герметизирующую вставку, выполненную в виде конусной муфты с уплотнительным элементом на конусной поверхности, подъемный патрубок с запорным органом и съемной рукояткой, выполнено так, что конусная муфта снабжена шаровым затвором с кольцевой канавкой, расположенной соосно с осью вращения шара и имеющей два боковых выреза для ввода шипа, выполненного на съемной рукоятке с таким расчетом, чтобы шип и один из боковых вырезов совмещались в положении шара "открыто", а другой боковой вырез и шип совмещались в положении шара "закрыто", при этом верхнее седло шарового затвора зафиксировано от вращения радиально установленными шпонками, закрытыми снаружи пружинным кольцом, кроме того, уплотнительный элемент составлен из нескольких эластичных колец, установленных последовательно один за другим и имеющих одинаковую геометрическую форму, но установленных на конусную поверхность муфты на разные диаметры с разным натягом, обеспечивающим одинаковую величину h выступания кромок эластичных колец за пределы конусной поверхности муфты.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:
На фигуре 1 - продольный разрез устройства в положении, когда герметизирующая вставка установлена в корпус и зафиксирована боковыми винтовыми упорами.

На фигуре 2 - разрез устройства по А-А.

На фигуре 3 - вид по стрелке Б на кольцевую канавку с боковыми вырезами.

На фигуре 4 - конструкция съемной рукоятки управления шаровым затвором.

На фигуре 5 - вид на рукоятку по В.

На фигуре 6 - конструкция уплотнительного элемента.

Устройство содержит основание 1 и герметизирующую вставку 2. Основание содержит фланец 3 для присоединения к ответному фланцу арматуры устья скважины, винтовые упоры 4, фиксаторы 5, шпонки 6 и центральное отверстие, выполненное в виде конуса (фиг. 1). Герметизирующая вставка 2 содержит корпус 7, выполненный в виде конусной муфты, опорную коническую канавку 8, уплотнительный элемент 9, который составлен из нескольких эластичных колец, например из трех, имеющих одинаковую геометрическую форму и установленных последовательно один за другим на диаметры D₁; D₂; D₃, со своим определенным натягом, обеспечивающим одинаковую величины h выступания кромок эластичных колец за пределы конусной поверхности муфты (фиг. 1; 6). В корпусе 7 выполнен шаровой затвор, содержащий шар 10, верхнее седло 11, нижнее седло 12, шпонки 13, кольцо пружинное разрезное 14, вал приводной 15, кольцевую канавку 16 с боковыми вырезами 17, 18 и упор 19 для ограничения вращения шара 10 (фиг. 1; 2; 3). Для управления положением шара 10 герметизирующая вставка 2 снабжена съемной рукояткой 20 с квадратным отверстием 21 для сопряжения с валом приводным 15, а также с упором 22 и шипом 23. Упоры 19 и 22 обеспечивают поворот рукоятки на 90 градусов, а шип 23 в совокупности с кольцевой канавкой 16 и боковыми вырезами 17, 18 при съеме рукоятки 20 точно ориентируют шар 10 на одно из рабочих положений "открыто" или "закрыто", не оставляя его в каком-либо промежуточном положении, приводящем к преждевременному износу рабочих поверхностей шара 10. Боковые вырезы 17 и 18 на кольцевой канавке охватывают (по осям симметрии) длину дуги с центральным углом 90 градусов. Для соединения герметизирующей вставки 2 с насосно-компрессорными трубами снизу установлен ниппель 24, а сверху крепится подъемный патрубок 25 под трубный элеватор.

Работает устройство следующим образом. Основание 1 устанавливается на фланец крестовины фонтанной арматуры скважины, фиксаторы 5 при этом не выступают внутрь за пределы контура конусного отверстия. При необходимости произвести герметизацию устья скважины к колонне насосно-компрессорных труб присоединяют герметизирующую вставку 2 при помощи ниппеля 24 и с использованием подъемного патрубка 25 опускают в конусное отверстие основания 1 до полной разгрузки элеватора. Вращением винтовых упоров 4 перемещают фиксаторы 5 в сторону опорной конической канавки 8, внедряются в нее до упора в контактные поверхности. Уплотнительные элементы 9 деформируются на величину h, обеспечивая герметизацию по конусному отверстию основания 1. Шар 10 в момент герметизации находится в положении "закрыто". При необходимости произвести промывочные работы надевают съемную рукоятку 20 на квадратный выступ вала приводного 15. Вставлять рукоятку 20 можно либо в горизонтальном положении, либо в вертикальном. Оператор сам выбирает удобное для себя направление вращения шара 10. Если рукоятку 20 все время вставлять в вертикальном положении, а вынимать в горизонтальном, то шип 23 будет входить в кольцевую канавку 16 через боковой вырез 17 и выходить через боковой вырез 18. При этом фазы вращения шара 10 будут осуществляться все время в одном направлении - по часовой стрелке, обеспечивая равномерный износ поверхностей шара 10. Если же рукоятку 20 вставлять все время в горизонтальном положении и вынимать в вертикальном, то фазы вращения шара будут осуществляться также в одном направлении, но уже против часовой стрелки. Шип 23 при этом будет входить в кольцевую канавку 16 через боковой вырез 18 и выходить через боковой вырез 17. Описываемая конструкция привода шара 10 допускает и комбинированный режим вращения рукоятки 20 в любом направлении. Положение шара при этом контролируется положением стрелки (или риски), изображенной на торце приводного вала 15. Для удобства технического обслуживания шарового затвора верхнее седло 11 соединено с корпусом 7 при помощи радиально установленных шпонок 13, закрытых сверху разрезным пружинным кольцом 14.

Источники информации:
1. SU 861552 A, E 21 B 33/03, 07.09.91 г.

2. SU 1836541 A3 (Куртов В.Д.), E 21 B 33/03, 23.08.93 г.

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, и используется для герметизации устья при возникновении аварийной ситуации на скважине, а также при длительном перерыве в работе. Устройство содержит полый цилиндрический корпус и фланец. Корпус имеет конусное отверстие для пропуска труб с технологическим оборудованием. Герметизирующая вставка выполнена в виде конусной муфты с уплотнительным элементом на конусной поверхности. Подъемный патрубок имеет запорный орган и съемную рукоятку. Конусная муфта снабжена шаровым затвором с кольцевой канавкой. Канавка расположена соосно с осью вращения шара и имеет два боковых выреза для ввода шипа. Шипы выполнены на съемной рукоятке с таким расчетом, чтобы шип и один из боковых вырезов совмещались в положении шара "открыто". Другой боковой вырез и шип совмещаются в положении шара "закрыто". Верхнее седло шарового затвора зафиксировано от вращения радиально установленными шпонками. Шпонки закрыты снаружи кольцом. Уплотнительный элемент составлен из нескольких эластичных колец. Кольца имеют одинаковую геометрическую форму и установлены последовательно один за другим на конусную поверхность муфты. Кромки эластичных колец выступают за пределы конусной поверхности муфты на одинаковую величину. Изобретение позволяет усовершенствовать конструкцию уплотнительного элемента и запорного органа с целью создания более компактного и удобного в эксплуатации устройства. 6 ил.

Устройство герметизации устья скважины, содержащее полый цилиндрический корпус с конусным отверстием для пропуска труб с технологическим оборудованием, с фиксатором и с фланцем для присоединения к арматуре устья, герметизирующую вставку, выполненную в виде конусной муфты с уплотнительным элементом на конусной поверхности, подъемный патрубок с запорным органом и съемной рукояткой, отличающееся тем, что конусная муфта снабжена шаровым затвором с кольцевой канавкой, расположенной соосно с осью вращения шара и имеющей два боковых выреза для ввода шипа, выполненного на съемной рукоятке с таким расчетом, чтобы шип и один из боковых вырезов совмещались в положении шара "открыто", а другой боковой вырез и шип совмещались в положении шара "закрыто", при этом верхнее седло шарового затвора зафиксировано от вращения радиально установленными шпонками, закрытыми снаружи кольцом, кроме того, уплотнительный элемент составлен из нескольких эластичных колец, установленных последовательно один за другим и имеющих одинаковую геометрическую форму, но установленных на конусную поверхность муфты на разные диаметры с разным натягом, обеспечивающим одинаковую величину h выступания кромок эластичных колец за пределы конусной поверхности муфты.