ГЕРМЕТИЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2005 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин, и может быть использовано в процессах производства работ с оборудованием, инструментом и приборами, спускаемыми в скважину на кабеле, проволоке, канате, штангах и др.

Известно "Устройство для герметизации устья скважины при спускоподъемных операциях геофизического кабеля" (А.С. №994686 от 07.02.1983 г.), выполненное с возможностью радиального сжатия уплотнительных элементов, включающее корпус и размещенные внутри него гидроуправляемые сальники.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность работы из-за влияния давления скважинного флюида на осевое сжатие уплотнительных элементов.

Наиболее близким по техническому решению среди герметизирующих устройств, выполненных с возможностью осевого сжатия уплотнительных элементов, является “Сальниковое устройство лубрикатора” (А.С. №1086120 от 15.04.84 г.), включающее корпус, привод, подвижные втулки, размещенные в корпусе, эластичный уплотнительный элемент, установленный между втулками.

Недостатками этого устройства являются низкая эффективность его работы из-за влияния давления скважинного флюида на сжатие уплотнительных элементов, высокая вероятность загрязнения окружающей среды скважинным флюидом, отсутствие ловителей, предотвращающих падение приборов и устройств в скважину.

Целью изобретения является повышение эффективности работы герметизирующего устройства за счет уменьшения влияния давления скважинного флюида на сжатие эластичных уплотнительных элементов, обеспечения утилизации просочившегося скважинного флюида и предотвращения падения приборов и устройств в скважину.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении эффективности и надежности работы герметизирующего устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в корпусе герметизирующего устройства с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы дополнительно установлены кинематически связанный с приводом патрубок с отверстиями и обойма с окнами, размещенная в патрубке, при этом устройство снабжено одним или несколькими эластичными уплотнительными элементами, жестко связанными с втулками и выполненными бескаркасными или каркасными, например резиновыми, резинотканевыми, кордтканевыми или кордшнуровыми, а детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом, выполнены цельными (сплошными), разъемными или разрезными.

Устройство может быть снабжено ловителем, соединенным с корпусом для предотвращения падения приборов в скважину в случае обрыва кабеля.

Устройство может быть дополнительно снабжено сальником и крышкой, установленными над патрубком для окончательного обтирания уплотняемого элемента, при этом управление сальником выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим.

Устройство дополнительно оснащено одним или несколькими отводными и нагнетательными каналами, оборудованными штуцерами для отвода скважинного флюида и нагнетания рабочего агента.

Устройство дополнительно оснащено гидро- или газодинамическим уплотнителем, установленным под обоймой для уменьшения скорости потока скважинного флюида.

Кроме этого, в корпусе устройства с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы установлена мембрана, связанная с втулками.

На фиг.1 изображено герметизирующее устройство устья скважины, оборудованное механическим приводом с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы.

На фиг.2 изображено герметизирующее устройство устья скважины, снабженное ловителем.

На фиг.3 изображено герметизирующее устройство устья скважины, оборудованное гидро- или пневмоприводом с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы.

На фиг.4 изображено герметизирующее устройство устья скважин, оборудованное гидро- или пневмоприводом с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы.

Устройство включает корпус 1 (фиг.1-4), в котором установлен патрубок 2 (фиг.1, 3) с отверстиями 3 с возможностью осевого перемещения относительно корпуса 1 и кинематически связанный с приводом 4, обойму 5 с окнами 6, размещенную в патрубке 2 и жестко связанную с корпусом 1, установленные в обойме 5 упорные 7 и опорные 8 втулки, эластичные уплотняющие элементы 9, связанные с втулками 7 и 8 фиксирующими элементами, например, фигурными шайбами 10, отводной штуцер 11, установленный над обоймой 5. При этом упорные втулки 7 жестко связаны с патрубком 2, например, винтами или штифтами 12, размещенными в окнах 6 обоймы 5, опорные втулки 8 жестко связаны с обоймой 5 известными способами (резьбой и др.).

Кроме того, устройство включает сальник 13 для очистки уплотняемого элемента (кабеля, проволоки, каната и др.) 14 от скважинного флюида 15 и крышку 16, фиксирующую степень обжима сальником 13 уплотняемого элемента 14, установленные над патрубком 2 гидро- или газодинамический уплотнитель 17 и дополнительный отводной штуцер 18 с регулирующим краном (вентилем) 19, размещенные под обоймой 2, штуцер 20 для подачи смазочного агента с обратным клапаном 21, ловитель 22. При этом детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом 14, могут быть выполнены цельными (сплошными), разъемными или разрезными, а все штуцеры выполнены с возможностью подсоединения гидролиний, кранов, клапанов и др. Кроме того, сальник 13 и эластичные уплотнительные элементы 9 могут быть выполнены бескаркасными или каркасными, например, резиновыми, резинотканевыми, кордтканевыми или кордшнуровыми, а управление сальником 13 выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим.

Устройство (фиг.3, 4) может быть снабжено гидравлическим или пневматическим приводом 23, пружиной 24 и нагнетательными каналами 25, оборудованными дополнительными штуцерами 26 для возможности регулирования сжатия эластичного уплотнительного элемента 9. Также устройство может быть снабжено мембраной 27 для отделения уплотнительного элемента 9 от полости 28 с рабочим агентом 29. При этом мембрана 27 и эластичный уплотнительный элемент 9 связаны с втулками 7,8, например, фигурными вкладышами 30 и переводниками 31, а закачку рабочего агента 29 (жидкости) в полость 28 осуществляют через клапан 32.

Герметизирующее устройство работает следующим образом.

Перед проведением работ на скважине устройство устанавливается на уплотняемом элементе (например, кабеле) 14 без перезаделки кабельного наконечника в том случае, если элементы герметизирующего устройства, контактирующие с кабелем 14, выполнены разъемными или разрезными.

Если же вышеуказанные элементы выполнены цельными (сплошными), то сначала на кабеле 14 устанавливается герметизирующее устройство и лишь затем закрепляется кабельный или иной наконечник (условно не показан).

После установки герметизирующего устройства в рабочем режиме первоначальное гашение энергии потока скважинного флюида 15 осуществляется гидро- или газодинамическим уплотнителем 17.

Через штуцер 20 с обратным клапаном 21 можно закачивать уплотняющую густую смазку (условно не показана) в гидро- или газодинамический уплотнитель 17.

Скважинный флюид 15, с пониженной энергией потока, может утилизироваться через отводной штуцер 18, установленный между опорной втулкой 8 и газо- или гидродинамическим уплотнителем 17. При этом количество утилизируемого скважинного флюида 15 может регулироваться с помощью крана 19.

Дальнейшая герметизация кабеля 14 (фиг.1, 3) осуществляется эластичными уплотнительными элементами 9. Осевое сжатие или растяжение эластичных уплотнительных элементов 9 осуществляется осевыми перемещениями упорных втулок 7. Скважинный флюид 15, просочившийся через эластичные уплотнительные элементы 9, может утилизироваться через отводной штуцер 11, установленный между обоймой 5 и сальником 13. Окончательное обтирание кабеля 14 производится сальником 13, установленным над упорным патрубком 2 и поджимаемым крышкой 16, установленной над сальником 13.

В случае обрыва кабеля 14, произошедшего в результате удара скважинного прибора или иного инструмента (условно не показаны) об герметизирующее устройство, ловитель 22 (фиг.2), присоединенный к корпусу 1, предотвратит их падение в скважину (условно не показана).

При использовании гидравлического или пневматического привода с осевым направлением воздействия на уплотнительные элементы 9 (фиг.3) пружина 24 за счет упругости регулирует степень сжатия уплотнительного элемента 9. В случае необходимости, через нагнетательные каналы 25, оборудованные дополнительными штуцерами 26, в полость 28 закачивается (или отводится) агент 29, например, масло, позволяющий расслабить или сжать пружину 24 и вернуть патрубок 2 в исходное состояние.

При использовании герметизирующего устройства с радиальным направлением воздействия на уплотнительные элементы 9 (фиг.4) степень радиального сжатия уплотнительного элемента 9 регулируется путем закачки через клапан 32 рабочего агента 29 в полость 28 между втулками 7 и 8.

При этом мембрана 27 служит герметизирующей перегородкой между уплотнительным элементом 9 и полостью 28, заполненной рабочим агентом 29, а фигурные вкладыши 30 и переводники 31 предотвращают осевое перемещение уплотнительного элемента 9 и мембраны 27.

Предложенные технические решения повышают эффективность и расширяют функциональные возможности работы устройства, в частности значительно уменьшают влияние давления скважинного флюида на сжатие уплотнительных элементов, обеспечивают возможность для управляемого, равномерного сжатия уплотнительных элементов, обеспечивают возможность утилизировать просочившийся скважинный флюид, исключить падение приборов в скважину при обрыве кабеля, устанавливать сальниковое устройство на кабеле, проволоке и т.п. без предварительной перезаделки кабельного или иного наконечника.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин, и может быть использовано в процессах производства работ с оборудованием, инструментом и приборами, спускаемыми в скважину на кабеле, проволоке, канате, штангах и др. Герметизирующее устройство устья скважины включает корпус, привод, упорные и опорные втулки, размещенные в корпусе. По крайней мере, один эластичный уплотнительный элемент предназначен для герметизации уплотняемого элемента и установлен между упорными и опорными втулками. В корпусе устройства, с осевым направлением воздействия на эластичные уплотнительные элементы, установлены кинематически связанный с приводом патрубок с отверстиями и обойма с окнами, размещенная в патрубке и жестко связанная с корпусом. Эластичный уплотнительный элемент жестко связан с втулками и выполнен бескаркасным, например резиновым, или каркасным, например резинотканевым, кордтканевым или кордшнуровым. Детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом, выполнены цельными, разъемными или разрезными. Устройство дополнительно оснащено ловителем, соединенным с корпусом для предотвращения падения приборов в скважину, сальником и крышкой, установленными над патрубком для окончательного обтирания уплотняемого элемента. Устройство может быть оснащено одним или несколькими отводными и нагнетательными каналами, оборудованными штуцерами для отвода просочившегося флюида и нагнетания рабочего агента. Устройство может содержать гидро- или газодинамический уплотнитель, установленный под обоймой. Повышается эффективность работы герметизирующего устройства за счет уменьшения влияния давления скважинного флюида на сжатие эластичных уплотнительных элементов, обеспечения утилизации просочившегося скважинного флюида и предотвращения падения приборов в скважину. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Герметизирующее устройство устья скважины, выполненное из деталей с возможностью осевого направления воздействия под действием привода на, по крайней мере, один эластичный уплотнительный элемент, предназначенный для герметизации уплотняемого элемента, установленный между упорными и опорными втулками, размещенными в корпусе, отличающееся тем, что в корпусе дополнительно установлен кинематически связанный с приводом патрубок с отверстиями и обойма с окнами, размещенная в патрубке и жестко связанная с корпусом, при этом эластичный уплотнительный элемент жестко связан с упорными и опорными втулками и выполнен бескаркасным, например резиновым, или каркасным, например резинотканевым, кордтканевым или кордшнуровым, упорные и опорные втулки установлены в обойме, причем упорные втулки жестко связаны с патрубком, а детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом, выполнены цельными, разъемными или разрезными.2. Герметизирующее устройство устья скважины по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно оснащено ловителем, соединенным с корпусом.3. Герметизирующее устройство устья скважины по п.1, отличающееся тем, что дополнительно оснащено сальником и крышкой, установленными над патрубком, при этом управление сальником выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим.4. Герметизирующее устройство устья скважины по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено одним или несколькими отводными и нагнетательными каналами, оборудованными штуцерами.5. Герметизирующее устройство устья скважины по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено гидро- или газодинамическим уплотнителем, установленным под обоймой.