ТРУБНАЯ ГОЛОВКА Российский патент 2001 года по МПК E21B33/04 

Описываемое изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции устройств для герметизации устья скважин, и может быть использовано для добычи нефти штанговыми насосами.

Уровень техники
Известна трубная головка [1, стр. 550, 1308], включающая резьбовой трубодержатель с осевым отверстием и резьбами насосно-компрессорной трубы (далее - НКТ). Резьбовой трубодержатель имеет коническую, с небольшой конусностью, наружную поверхность, располагается неподвижно в коническом, расширяющемся вверх отверстии корпуса трубной головки устьевой арматуры и уплотняется эластомерным уплотнением по конической поверхности.

Известна трубная головка [1, стр. 258, 331, 549 и др.], включающая резьбовой трубодержатель, имеющий цилиндрическую наружную поверхность и нижний торец с конической поверхностью. Резьбовой трубодержатель располагается неподвижно в цилиндрическом осевом отверстии корпуса трубной головки, опираясь на бурт с конической поверхностью, и уплотняется эластомерным уплотнением по цилиндрической поверхности.

Недостатком этих устройств является то, что при непараллельности оси осевого отверстия корпуса трубной головки относительно оси верхней обсадной трубы скважины они не обеспечивают самоустановку верхней НКТ по линии действия массы колонны НКТ в колонне обсадных труб.

Наиболее близким к заявленному устройству аналогом является трубная головка [1, стр. 100], содержащая резьбовой трубодержатель, имеющий осевое отверстие с резьбами НКТ, цилиндрическую наружную поверхность и бурт в ее средней части. Торцы бурта выполнены коническими с наклоном образующей конуса к оси резьбового трубодержателя, равным 30 - 45 градусов. Резьбовой трубодержатель навернут нижней резьбой на верхнюю НКТ колонны. Резьбовой трубодержатель устанавливается плотно и неподвижно в цилиндрическом осевом отверстии корпуса трубной головки, опирается буртом на коническую поверхность бурта отверстия и уплотняется эластомерным уплотнением по цилиндрической поверхности. Углы наклона образующих конусов резьбового трубодержателя и корпуса трубной головки равны.

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает самоустановку верхней НКТ по линии действия массы колонны НКТ в колонне обсадных труб. Непараллельность оси корпуса трубной головки относительно оси верхней обсадной трубы приводит к изгибу и отклонению верхней НКТ от линии действия массы колонны НКТ в колонне обсадных труб, увеличению напряжений в резьбе, соединяющей верхнюю НКТ с резьбовым трубодержателем, и в стенке верхней части верхней НКТ.

Большое отклонение верхней НКТ от линии действия массы колонны приводит к интенсивному износу внутренней поверхности верхней НКТ и верхней муфты штанговой колонны в месте их касания.

Сущность изобретения
Целью изобретения является повышение работоспособности верхней НКТ и верхней муфты штанговой колонны скважины при добыче нефти штанговыми насосами за счет самоустановки верхней НКТ по линии действия массы колонны НКТ в колонне обсадных труб. В результате чего исключается изгиб верхней части верхней НКТ, снижаются напряжения в верхней резьбе и стенке НКТ, при непараллельности оси корпуса трубной головки относительно оси верхней обсадной трубы.

Поставленная цель достигается за счет того, что в трубной головке, содержащей резьбовой трубодержатель, имеющий осевое отверстие с резьбами НКТ, наружную цилиндрическую поверхность, с выполненным на ней буртом, расположенный и опирающийся буртом на бурт в осевом отверстии корпуса трубной головки, предусмотрены следующие конструктивные отличия:
- резьбовой трубодержатель имеет на нижнем торце бурта выпуклую сферическую поверхность, выполненную соосно резьбе;
- корпус трубной головки на верхнем торце бурта осевого отверстия имеет вогнутую сферическую поверхность, которая соразмерна сферической поверхности резьбового трубодержателя;
- резьбовой трубодержатель сферической поверхностью размещен на сферической поверхности корпуса трубной головки и имеет возможность наклона относительно ее оси;
- между сферическими поверхностями резьбового трубодержателя и корпуса трубной головки установлено эластомерное уплотнение.

В частных случаях выполнения трубной головки предусмотрены следующие конструктивные отличия:
- резьбовой трубодержатель имеет на верхнем торце бурта выпуклую сферическую поверхность, на которой расположено металлическое самоустанавливающееся кольцо, имеющее на нижнем торце вогнутую сферическую поверхность, посредством которого резьбовой трубодержатель закреплен в отверстии корпуса трубной головки металлической гайкой с наружной резьбой;
- в осевом отверстии корпуса трубной головки с эластомерным уплотнением установлено металлическое опорное кольцо, имеющее на верхнем торце вогнутую сферическую поверхность, соразмерную сферической поверхности нижнего торца бурта резьбового трубодержателя.

Перечень фигур чертежей
Техническая сущность и принцип действия предложенной трубной головки поясняются чертежом, на котором изображен продольный разрез устройства с учетом частных случаев выполнения.

Предложенная трубная головка состоит из: 1 - корпус трубной головки, 2 - резьбовой трубодержатель, 3 - уплотнение, 4 - гайка, 5 - кольцо, 6 - опорное кольцо, 7 - уплотнение.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Трубная головка содержит корпус трубной головки 1, имеющий осевое отверстие с резьбой в верхней части и внизу бурт, резьбовой трубодержатель 2, имеющий осевое отверстие с резьбами НКТ, цилиндрическую наружную поверхность с буртом и выпуклыми сферическими поверхностями на торцах бурта, уплотнение 3, гайку 4 с наружной резьбой, кольцо 5 со сферической поверхностью на нижнем торце, опорное кольцо 6, имеющее вогнутую сферическую поверхность на верхнем торце, уплотнение 7.

В осевом отверстии корпуса трубной головки 1 сферической поверхностью вверх установлено опорное кольцо 6 с уплотнением 7. На сферическую поверхность опорного кольца 6 опирается нижней сферической поверхностью бурта резьбовой трубодержатель 2. Уплотнение 3 установлено между сферическими поверхностями резьбового трубодержателя 2 и опорного кольца 6. На верхнюю сферическую поверхность бурта резьбового трубодержателя 2 сферической поверхностью установлено кольцо 5, через которое гайкой 4 зажат резьбовой трубодержатель 2.

Корпус трубной головки 1, резьбовой трубодержатель 2, гайка 4, кольцо 5, опорное кольцо 6 - металлические, уплотнения 3 и 7 - из эластомера.

Резьбовой трубодержатель 2 на сферической поверхности опорного кольца 6 имеет возможность наклона относительно оси осевого отверстия корпуса трубной головки 1. В результате этого верхняя НКТ имеет возможность самоустанавливаться по линии действия массы колонны НКТ в обсадной колонне скважины, чем исключается изгиб верхней части верхней НКТ и снижаются напряжения в ее верхней резьбе.

Крепление резьбового трубодержателя 2 гайкой 4 через кольцо 5 не нарушает положение НКТ, так как кольцо 5 имеет возможность самоустанавливаться по верхней сферической поверхности бурта резьбового трубодержателя 2 и по плоскости нижнего торца гайки 4.

Литература
1. "Композит - каталог нефтегазового оборудования и услуг", 1-е издание, 1993 - 1994 г., издательство "Топливо и энергетика", г. Москва.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, а именно к устройствам для подвески НКТ на устье скважины. Сущность изобретения заключается в том, что металлический резьбовой трубодержатель трубной головки имеет на нижнем торце бурта выполненную соосно резьбе выпуклую сферическую поверхность, которой он размещен с возможностью наклона на вогнутой сферической поверхности верхнего торца бурта в отверстии металлического корпуса трубной головки, при этом сферические поверхности соразмерны, а между сферическими поверхностями установлено эластомерное уплотнение. Изобретение обеспечивает повышение работоспособности и самоустановку верхней насосно-компрессорной трубы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Трубная головка, включающая резьбовой трубодержатель, имеющий наружную цилиндрическую поверхность с выполненным на ней буртом, осевое отверстие с резьбами насосно-компрессорной трубы, расположенный и опирающийся буртом на бурт в осевом отверстии корпуса трубной головки, отличающаяся тем, что металлический резьбовой трубодержатель имеет на нижнем торце бурта выполненную соосно резьбе выпуклую сферическую поверхность, которой он размещен с возможностью наклона на вогнутой сферической поверхности верхнего торца бурта в отверстии металлического корпуса трубной головки, при этом сферические поверхности соразмерны, а между сферическими поверхностями установлено эластомерное уплотнение. 2. Трубная головка по п.1, отличающаяся тем, что резьбовой трубодержатель имеет на верхнем торце бурта выпуклую сферическую поверхность, на которой расположено металлическое самоустанавливающееся кольцо, имеющее на нижнем торце вогнутую сферическую поверхность, посредством которого резьбовой трубодержатель закреплен металлической гайкой с наружной резьбой в отверстии корпуса трубной головки. 3. Трубная головка по п.1, отличающаяся тем, что в осевом отверстии корпуса трубной головки с эластомерным уплотнением установлено металлическое опорное кольцо, имеющее на верхнем торце вогнутую сферическую поверхность, на которую опирается сферической поверхностью бурта резьбовой трубодержатель, при этом сферические поверхности опорного кольца и резьбового трубодержателя соразмерны.