ГЕРМЕТИЗАТОР Российский патент 2006 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации валов, штоков, стержней, кабелей и т.п. находящихся под давлением жидкостей, масел, газов в машинах, механизмах и в других устройствах, например в устройствах для герметизации устья скважин в процессах производства работ с оборудованием, инструментом и приборами, спускаемыми в скважину на трубах, кабеле, проволоке, канате, штангах и др., и может быть использовано как отдельно, так и в комплексе с другими устройствами, например с ловителями, газо- или гидродинамическими уплотнителями.

Известно «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 энергии скважинного флюида на деформацию эластичных уплотнительных элементов (уплотнителей), приводящая к необходимости использования дополнительных грузов или физических затрат с целью преодоления сопротивления эластичных уплотнительных элементов, а также из-за высокой вероятности загрязнения окружающей среды скважинным флюидом.

Наиболее близким по техническому решению среди герметизаторов, выполненных из деталей с возможностью осевого направления воздействия на, по крайней мере, один эластичный уплотнительный элемент, предназначенный для герметизации уплотняемого элемента, является "Устройство для герметизации устья при исследовании скважины приборами на проволоке" (А.С. №1214909 от 18.04.84 г.), состоящее из корпуса, оборудованного крышкой, подпружиненного нажимного элемента, установленного под крышкой, по крайней мере, одной втулки, размещенной в корпусе, уплотнительных элементов, установленных в корпусе над и под втулкой.

Недостатками этого устройства являются высокая вероятность загрязнения окружающей среды скважинным флюидом из-за отсутствия дренажной камеры, низкая эффективность его работы из-за влияния энергии потока скважинного флюида на деформацию уплотнительных элементов (уплотнителей), приводящая к необходимости использования дополнительных грузов или физических затрат с целью преодоления сопротивления эластичных уплотнительных элементов.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы герметизатора за счет уменьшения влияния энергии флюида на сжатие уплотнительных элементов и обеспечения утилизации просочившегося скважинного флюида.

Положительный эффект от использования изобретения заключается в повышении экологической безопасности окружающей среды, эффективности и надежности работы герметизатора.

Поставленная цель достигается тем, что герметизатор, выполненный из деталей с возможностью осевого направления воздействия на, по крайней мере, один уплотнительный элемент, предназначенный для герметизации уплотняемого элемента, размещенного по оси устройства, дополнительно оснащен дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой, одной или несколькими подпружиненными обоймами, установленными в корпусе, эластичными, бескаркасными или каркасными уплотнительными элементами, установленными под крышкой и в обойме (обоймах), причем управление герметизатором выполнено механическим, электромеханическим, гидравлическим или пневматическим, при этом герметизатор, выполненный в виде гидроцилиндра или пневмоцилиндра с гидравлическим или пневматическим управлением, оснащен, по крайней мере, одним поршнем, установленным в корпусе, причем, по крайней мере, один из торцов поршня подпружинен непосредственно или через элементы устройства, а детали устройства, контактирующие с уплотняемым элементом, выполнены цельными, разъемными или разрезными, кроме того, детали устройства, например корпус, поршень и др., оснащены одним или несколькими нагнетательными и/или отводными каналами, оборудованными штуцерами.

Устройство может быть дополнительно оснащено, по крайней мере, одной втулкой.

Устройство может быть дополнительно оснащено, по крайней мере, одним подпружиненным или жестко закрепленным в корпусе вкладышем,

Поставленная цель достигается также тем, что, эластичный(ные) уплотнительный(ные) элемент (элементы) соединен (соединены) с элементами устройства, например с втулкой (втулками), по крайней мере одним торцом.

На фиг.1-2 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером, уплотнителем, установленным в дренажной камере, и крышкой, двумя обоймами, эластичными уплотнительными элементами (уплотнителями), установленными в обоймах, тремя опорными втулками и двумя пружинами, установленными в корпусе.

На фиг.3-4 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой, двумя обоймами, одной опорной втулкой, двумя пружинами, подвижно установленными в корпусе, одним вкладышем, закрепленным в корпусе, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.5-6 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой, одной обоймой, одной пружиной, подвижно установленными в корпусе, одним вкладышем, закрепленным в корпусе, уплотнителями, установленными под крышкой и в обойме.

На фиг.7-8 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой, двумя обоймами, одной опорной втулкой, двумя пружинами, подвижно установленными в корпусе, и одним вкладышем, закрепленным в корпусе и оборудованным нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.9-10 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером, двумя обоймами, двумя пружинами, подвижно установленными в корпусе, и одним вкладышем, закрепленным в корпусе и оборудованным нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.11-12 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора, состоящего из корпуса, снабженного дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой, обоймой и двумя пружинами, подвижно установленными в корпусе, одним вкладышем, закрепленным в корпусе и оборудованным нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, уплотнителями, установленными под крышкой, над обоймой и в обойме.

На фиг.13-14 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора с гидравлическим управлением, состоящего из корпуса, выполненного в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой и снабженного подпружиненным поршнем, оборудованным нагнетательным каналом, соединенным со штуцером, двумя обоймами, тремя опорными втулками и двумя пружинами, подвижно установленными в корпусе над шейкой, дренажной камерой, соединенной с корпусом и оборудованной крышкой и отводным штуцером, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.15-16 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора с гидравлическим управлением, снабженного дренажной камерой, оборудованной крышкой и отводным штуцером, соединенным с корпусом, поршнем, подпружиненным с обоих торцов и оборудованным нагнетательно-отводным и нагнетательным каналами, соединенными со штуцерами, двумя подпружиненными обоймами и тремя опорными втулками, подвижно установленными в корпусе, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.17-18 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора с гидравлическим управлением, снабженного дренажной камерой, оборудованной крышкой и отводным штуцером, подпружиненным поршнем, оборудованным нагнетательным каналом соединенным со штуцером, подпружиненным вкладышем, установленным в поршне и оборудованным одним нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, двумя подпружиненными обоймами, подвижно установленными в корпусе, уплотнителями, установленными под крышкой и в обоймах.

На фиг.19-20 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора с гидравлическим управлением, снабженного дренажной камерой, оборудованной крышкой и отводным штуцером, уплотнителем (уплотнителями), установленным (установленными) под крышкой, подпружиненным поршнем, оборудованным нагнетательным каналом соединенным со штуцером, подпружиненным вкладышем, установленным в поршне и оборудованным одним нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, двумя подпружиненными обоймами, подвижно установленными в корпусе, разъемными опорными втулками, подвижно установленными в корпусе, уплотнителями, установленными в обоймах и соединенными с разъемными втулками одним торцом.

На фиг.21-22 изображено исходное и рабочее состояния герметизатора с гидравлическим управлением, снабженного дренажной камерой, оборудованной крышкой и отводным штуцером, уплотнителем (уплотнителями), установленным (установленными) под крышкой, нагнетательным штуцером, подпружиненным поршнем, оборудованным нагнетательным каналом, соединенным со штуцером, подпружиненным вкладышем, установленным в поршне и оборудованным нагнетательно-отводным каналом, соединенным со штуцером, двумя подпружиненными обоймами, подвижно установленными в корпусе, разъемными опорными и упорными втулками, подвижно установленными в корпусе, уплотнителями, установленными в обоймах и соединенными с разъемными втулками обоими торцами.

Вариант 1 (фиг.1-2)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3 для утилизации скважинного флюида 4, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) в дренажной камере 2 для очистки уплотняемого элемента (кабеля, проволоки и др.) 6 и крышкой 7, фиксирующей степень обжима уплотнителем 5 уплотняемого элемента (кабеля) 6, двумя обоймами 8, уплотнителями 9, размещенными в обоймах 8 для герметизации кабеля 6, тремя опорными втулками 10 и двумя пружинами 11, установленными в корпусе 1 для регулирования степени сжатия уплотнителей 9.

Вариант 1 (фиг.3-4)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3, крышкой 7, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7, двумя обоймами 8, уплотнителями 9, размещенными в обоймах 8, одной опорной втулкой 10, двумя пружинами 11, подвижно установленными в корпусе 1, и одним вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1 для первоначального гашения энергии потока скважинного флюида 4 и защиты корпуса 1 от износа.

Вариант 1 (фиг.5-6)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3, крышкой 7, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7, одной обоймой 8, уплотнителем(лями) 9, установленным(ными) в обоймах 8, одной пружиной 11, подвижно установленной в корпусе 1, и одним вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1.

Вариант 1 (фиг.7-8)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3, крышкой 7, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7, двумя обоймами 8, уплотнителями 9, установленными в обоймах 8, одной опорной втулкой 10, двумя пружинами 11, подвижно установленными в корпусе 1, и одним вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1 и оборудованным нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14 для закачивания (нагнетания) в корпус 1 уплотнительно-смазочного агента 15 или отвода скважинного флюида 4.

Вариант 1 (фиг.9-10)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3, крышкой 7, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7, двумя обоймами 8, уплотнителями 9, установленными в обоймах 8, двумя пружинами 11, подвижно установленными в корпусе 1, и одним вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1 и оборудованным нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14.

Вариант 1 (фиг.11-12)

Герметизатор, включающий

корпус 1, снабженный дренажной камерой 2, оборудованной отводным штуцером 3, крышкой 7, уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7, одной обоймой 8, уплотнителями 9, установленными обойме 8 и над обоймой 8, двумя пружинами 11, подвижно установленными в корпусе 1, и одним вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1 и оборудованным нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14.

Вариант 1 (фиг.13-14)

Герметизатор с гидравлическим управлением, включающий

корпус 1, выполненный в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой 16, две обоймы 8, уплотнители 9, установленные в обоймах 8, три опорные втулки 10, две пружины 11 и поршень 17, подвижно установленные в корпусе 1 над шейкой 16, дренажную камеру 2, соединенную с корпусом 1 и оборудованную отводным штуцером 3, крышкой 7 и уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7. При этом поршень 17 оборудован нагнетательным каналом 18, соединенным со штуцером 19 для закачки или отвода рабочего агента 20.

Вариант 1 (фиг.15-16)

Герметизатор с гидравлическим управлением, включающий

корпус 1, выполненный в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой 16, две обоймы 8, уплотнители 9, установленные в обоймах 8, три опорные втулки 10, две пружины 11 и поршень 17, подвижно установленные в корпусе 1 над шейкой 16, дренажную камеру 2. соединенную с корпусом 1 и оборудованную отводным штуцером 3, крышкой 7 и уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7. При этом поршень 17 подпружинен относительно шейки 16 пружиной 21, установленной под шейкой 16, и оборудован нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14 и нагнетательным каналом 18, соединенным со штуцером 19.

Вариант 1 (фиг.17-18)

Герметизатор с гидравлическим управлением, включающий

корпус 1, выполненный в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой 16, две обоймы 8, уплотнители 9, установленные в обоймах 8, две пружины 11, поршень 17 и вкладыш 12, подвижно установленные в корпусе 1 над шейкой 16, дренажную камеру 2, соединенную с корпусом 1 и оборудованную отводным штуцером 3, крышкой 7 и уплотнителем (уплотнителями) 5, установленными(ными) под крышкой 7. При этом поршень 17 оборудован нагнетательным каналом 18, соединенным со штуцером 19, а вкладыш 12, размещенный в поршне 17, оборудован нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14, и подпружинен относительно шейки 16 пружиной 21, установленной под шейкой 16.

Вариант 1 (фиг.19-20)

Герметизатор, включающий

корпус 1, выполненный в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой 1 6, пружину 21, установленную под шейкой 16 корпуса 1, поршень 17, оборудованный нагнетательным каналом 18, соединенным со штуцером 19, подпружиненный вкладыш 12, размещенный в поршне 17 и оборудованный нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14, две обоймы 8, уплотнители 9, установленные в обоймах 8, три опорные втулки 10 и две пружины 11, подвижно установленные в корпусе 1 над шейкой 16, дренажную камеру 2, соединенную с корпусом 1 и оборудованную отводным штуцером 3, крышкой 7 и уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7. При этом уплотнители 9 соединены с опорными втулками 11 одним торцом 22 для предотвращения самопроизвольного осевого перемещения.

Вариант 1 (фиг.21-22)

Герметизатор, включающий

корпус 1, выполненный в виде гидро- или пневмоцилиндра с шейкой 16, пружину 21, установленную под шейкой 16 корпуса 1, поршень 17, оборудованный нагнетательным каналом 18, соединенным со штуцером 19, подпружиненный вкладыш 12, размещенный в поршне 17 и оборудованный нагнетательно-отводным каналом 13, соединенным со штуцером 14, две обоймы 8, три опорные втулки 10, две упорные втулки 23, установленные в обоймах 8 и соединенные с опорными втулками 10, уплотнители 9, установленные в обоймах 8, и две пружины 11, подвижно установленные в корпусе 1 над шейкой 16, дренажную камеру 2, соединенную с корпусом 1 и оборудованную отводным штуцером 3, крышкой 7 и уплотнителем (уплотнителями) 5, установленным(ными) под крышкой 7. При этом уплотнители 9 соединены с опорными и упорными втулками 10, 23 обоими торцами 22 для предотвращения самопроизвольного осевого перемещения.

Герметизатор работает следующим образом.

Перед проведением работ на скважине герметизатор устанавливается на уплотняемом элементе (например, на кабеле) 6 и закрепляется кабельный или иной наконечник (условно не показан).

После установки герметизатора в рабочем режиме герметизацию кабеля 6 (фиг.1-22) производят с помощью уплотнителей 9, установленных в обойме (обоймах) 8 и поджимаемых дренажной камерой 2 (фиг 1-22) и поршнем 17.

В случае использования поршня 17, через штуцер 19 в полость 18 закачивается (или отводится) рабочий агент (например, гидравлическое масло) 20.

Для уменьшения величины сжатия уплотнителей 9 необходимо выкрутить на некоторую величину дренажную камеру 2 из корпуса 1, в результате чего обойма(мы) 8, под действием пружины (пружин) 11, вернется(вернутся) в исходное состояние, объем в обойме(мах) 8 увеличится и уплотнители 9 разожмутся.

Скважинный флюид 4, просочившийся через уплотнители 9, может утилизироваться через отводной штуцер 3, установленный в дренажной камере 2. Окончательное обтирание кабеля 6 производится уплотнителем 5, установленным в дренажной камере и поджимаемым крышкой 7, установленной в дренажной камере 2.

Первоначальное гашение энергии потока скважинного флюида 4 осуществляется вкладышем 12, закрепленным в корпусе 1 (фиг.3-12) или подпружиненным относительно шейки 16 корпуса 1 пружинами 11, 21 (фиг.17-22).

Для исключения самопроизвольного осевого перемещения и сжатия уплотнителей 9, под влиянием энергии потока и давления скважинного флюида 4, по крайней мере один торец 22 уплотнителей 9 соединен с опорными 10 и упорными втулками 23 (фиг.19-22).

Снижение давления скважинного флюида 4 на уплотнители 9 производится путем утилизации флюида 4 через нагнетательно-отводной канал 13 вкладыша (фиг.7-12; 17-22) или поршня (фиг.15; 16), соединенного со штуцером 14. При этом закачка уплотнительно-смазочного агента 15 в полость корпуса 1 (условно не показана) для улучшения герметизации кабеля 6 производится также через нагнетательно-отводной канал 13 вкладыша (фиг.7-12; 17-22) или поршня (фиг.15; 16), соединенного со штуцером 14. Причем отвод флюида 4 и закачка агента 15 одновременно не производятся.

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, обеспечивают возможность закачивать в полость корпуса уплотнительно-смазочный агент, увеличивают износостойкость основных деталей устройства.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности. Обеспечивает повышение эффективности и надежности работы герметизатора. Сущность изобретения: герметизатор включает корпус с крышкой и установленную в нем, по крайней мере, одну подпружиненную втулку с размещенными над и под ней уплотнительными элементами. Согласно изобретению корпус герметизатора выполнен в виде гидроцилиндра, оснащен поршнем, одной или несколькими подпружиненными обоймами с эластичными бескаркасными или каркасными уплотнительными элементами и дренажной камерой. Последняя оборудована отводным штуцером и крышкой с уплотнительным элементом. Корпус и поршень оснащены нагнетательными и/или отводными каналами с штуцерами. Дренажная камера с крышкой выполнены с возможностью ввертывания в гидроцилиндр для сжатия уплотнительных элементов. 22 ил.

Герметизатор, включающий корпус с крышкой и установленную в нем, по крайней мере, одну подпружиненную втулку с размещенными над и под ней уплотнительными элементами, отличающийся тем, что корпус герметизатора выполнен в виде гидроцилиндра, оснащен поршнем, одной или несколькими подпружиненными обоймами с эластичными бескаркасными или каркасными уплотнительными элементами и дренажной камерой, оборудованной отводным штуцером и крышкой с уплотнительным элементом, при этом корпус и поршень оснащены нагнетательными и/или отводными каналами с штуцерами, а дренажная камера с крышкой выполнены с возможностью ввертывания в гидроцилиндр для сжатия уплотнительных элементов.