ГЕРМЕТИЗАТОР ДЛИННОМЕРНЫХ БЕЗМУФТОВЫХ ТРУБ Российский патент 2021 года по МПК E21B33/03 

Герметизатор длинномерных безмуфтовых труб относится к области нефтегазодобычи и предназначен для использования при проведении ремонтных работ и технологических операций на нефтяных и газовых скважинах с применением длинномерной безмуфтовой трубы.

Известен герметизатор (RU 81519 U1; [1]), содержащий корпус, который выполнен в виде связанных между собой двух частей, нижней и верхней, таким образом, что нижний торец верхней части корпуса образует кольцевой выступ во внутренней полости корпуса, верхняя часть корпуса выполнена, по меньшей мере, с двумя сквозными окнами на боковой поверхности, верхнее основание корпуса выполнено со сквозным осевым отверстием, а нижнее основание корпуса выполнено со сквозным осевым каналом, для пропуска герметизируемого тела (длинномерная безмуфтовая труба), которое проходит через уплотнительный элемент, связанный посредством соединительных элементов с нижней и верхней ограничительными опорами, выполненными с центральными осевыми отверстиями для пропуска герметизируемого тела, причем верхняя ограничительная опора, выполненная с верхним горизонтальным выпуском, упирается верхней поверхностью горизонтального выпуска в выдвижной фиксатор, установленный в верхней части корпуса, а нижняя ограничительная опора упирается в кольцевой цилиндрический выступ, по которому проходит сквозной осевой канал в основании внутренней полости нижней части корпуса, являющейся одновременно полостью гидроцилиндра, связанного с источниками подачи и отвода рабочей жидкости, при этом выполненный в виде полого цилиндрического тела поршень упомянутого гидроцилиндра имеет переменный диаметр в своей верхней и нижней части и оснащен, по меньшей мере, двумя размещенными в его стенках дополнительными гидроцилиндрами, штоки поршней которых являются толкателями, упирающимися своей верхней торцевой поверхностью в нижнюю поверхность горизонтального выпуска верхней ограничительной опоры. А также, уплотнительный элемент выполнен в виде двух концентрично расположенных эластичных деталей с фигурным разрезом стыкующихся вертикальных плоскостей. При этом, выдвижной фиксатор, установленный в верхней части корпуса, является нижним основанием сквозных окон. Верхняя и нижняя части корпуса связаны между собой посредством резьбового соединения и зафиксированы с помощью одного и более стопора. При этом, полый цилиндрический поршень гидроцилиндра оснащен одним и более сальниковыми уплотнителями. В верхней части корпуса расположен штуцер с распылителем смазки герметизируемого тела. При этом, сквозные окна на боковой поверхности верхней части корпуса расположены симметрично относительно центральной оси.

Недостатком указанного герметизатора [1] является ненадёжный механизм смены уплотнительного элемента (тонкие и длинные толкатели), отсутствие обогрева.

Известен герметизатор (RU 103130 U1; [2]), содержащий корпус, фланец, поршень, фланец промежуточный, кольцо нижнее, сальник, кольцо верхнее и шпильки, отличающийся тем, что в верхней части установлен корпус верхний, имеющий центрирующий фланец с пазами крепления, окнами для монтажа или демонтажа технологического инструмента, при этом в одном из окон имеется угольник для подачи жидкости к длинномерной безмуфтовой трубе.

Недостатком известного герметизатора [2] является увеличенный габарит по высоте и отсутствие обогрева.

Известен герметизатор (RU 196757 U1; [3]), содержащий полый поршень, в который входит полая направляющая, закрепленная внутри цилиндра, вкрученного в верхний фланец, который соединен с опорой, нижний фланец, в котором закреплены направляющая вставка и ниппель, сальник, установленный между нижним опорным кольцом и верхним опорным кольцом, отличающийся тем, что нижнее опорное кольцо установлено внутри направляющей вставки, при этом верхние поверхности нижнего опорного кольца и вставки образуют единую поверхность.

Недостатком известного герметизатора [3] является увеличенный габарит по высоте и отсутствие обогрева.

Отсутствие обогрева является общим недостатком известных герметизаторов [1, 2, 3], что снижает срок службы и надежность их работы при низких температурах.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является выбранный в качестве прототипа герметизатор [3].

Раскрытие сущности технического решения

Задачей изобретения является создание технического решения, обеспечивающего повышение надёжности и безопасности работы герметизатора в условиях низких температур.

Технический результат достигается за счёт введения в конструкцию герметизатора камеры обогрева, которая позволяет предотвратить в период низких температур замерзание уплотнительных элементов, нарушение герметичности и повышенный износ герметизатора.

Для достижения указанного технического результата предлагается герметизатор, содержащий корпус из легированной стали, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, верхний и нижний фланцы. В корпус ввёрнут ниппель с установленными на нём накидной гайкой и уплотнительным кольцом для монтажа на превенторе (на чертеже не показан). На корпусе установлен цилиндр с полым поршнем. Нижний фланец навёрнут на цилиндр и закреплён гайкой. Верхний фланец установлен и закреплён гайками на стойках, которые ввёрнуты в нижний фланец. Между верхним и нижним фланцем на стойках установлены створки, имеющие возможность поворачиваться вокруг стоек и прижиматься к полому поршню при его перемещении в крайнее верхнее положение. От поворота в рабочем положении створки фиксируются винтами. На полый поршень накручена круглая гайка, которая через створки стопорит его в верхнем положении. В корпус установлены две нижние опоры и два сальника. Две верхние опоры расположены и закреплены фиксаторами во втулке, которая ввёрнута в верхний фланец. Для подключения гидравлических линий управления герметизатором в корпусе и гайке выполнены каналы и установлены быстроразъёмные соединения.

Согласно заявленному изобретению на наружной стороне цилиндра, под нижним фланцем, установлен съёмный кожух, образующий герметичную камеру обогрева, при этом съёмный кожух имеет два резьбовых отверстия для подвода и отвода теплоносителя. Обогрев цилиндра, поршня и уплотнительных элементов герметизатора способствует увеличению срока службы уплотнительных элементов и обеспечивает надежность герметизации устья скважины в условиях низких температур.

Изобретение поясняется настоящим описанием и фигурами:

фиг.1 – общий вид герметизатора;

фиг.2 – герметизатор в разрезе, вид сбоку;

фиг.3 – поперечное сечение герметизатора;

фиг.4 – поперечное сечение камеры обогрева;

Герметизатор содержит корпус 1, имеющий сквозной осевой канал 2 для прохода спускаемых в скважину труб, верхний фланец 3 и нижний фланец 4. В корпус 1 ввёрнут ниппель 5 с установленными на нём накидной гайкой 6 и уплотнительным кольцом 7 для монтажа на превенторе (на чертеже не показан). На корпусе 1 установлен цилиндр 8 с полым поршнем 9. Нижний фланец 4 навёрнут на цилиндр 8 и закреплён гайкой 10. Верхний фланец 3 установлен и закреплён гайками 11 на стойках 12, которые ввёрнуты в нижний фланец 4. Между верхним фланцем 3 и нижним фланцем 4 на стойках 12 установлены створки 13, имеющие возможность поворачиваться вокруг стоек 12 и прижиматься к полому поршню 9 при его перемещении в крайнее верхнее положение. От поворота в рабочем положении створки 13 фиксируются винтами 14. На полый поршень 9 накручена круглая гайка 15, которая через створки 13 стопорит его в верхнем положении. В корпус 1 установлены две нижние опоры 16 и два сальника 17. Две верхние опоры 18 расположены и закреплены фиксаторами 19 во втулке 20, которая ввёрнута в верхний фланец 3. Для подключения гидравлических линий управления герметизатором, в корпусе 1 и гайке 10 выполнены каналы 21, 22 и установлены быстроразъёмные соединения 23. На наружной стороне цилиндра 8, под нижним фланцем 4, установлен съёмный кожух 24, образующий герметичную камеру обогрева 25, при этом съёмный кожух 24 имеет резьбовые отверстия 26 и 27 для подвода и отвода теплоносителя.

Работает герметизатор следующим образом.

При проведении спуско-подъёмной операции в ходе подземного ремонта нефтяных и газовых скважин с применением длинномерных безмуфтовых труб герметизатор монтируют посредством быстроразъемного соединения ниппеля 5 и накидной гайки 6 на превентор. Длинномерная безмуфтовая труба проходит сверху из механизма подачи колтюбинговой установки через герметизатор в скважину.

Для герметизации устья скважины в процессе спуско-подъёмной операции гидравлическая жидкость подаётся через нижнее быстроразъёмное соединение 23, поступает в полость закрытия 29 цилиндра 8 и перемещает вверх полый поршень 9. При этом полый поршень 9 давит на нижние опоры 16, деформирующие сальник 17, который продолжая движение вверх, прижимается к верхним опорам 18, контактируя с внутренней поверхностью полого поршня 9, верхними опорами 18, нижними опорами 16 и длинномерной безмуфтовой трубой, герметично перекрывает сквозной осевой канал 2.

Для исключения возможности случайного опускания полого поршня 9 и разгерметизации устья, полый поршень 9 в верхнем положении стопорится створками 13, которые фиксируются винтами 14.

В процессе спуско-подъёмной операции при прохождении длинномерной безмуфтовой трубы через сальник 17 за счет трения происходит его износ. Для уменьшения трения сальника 17 о трубу в полость втулки 20 через штуцер 32 подаётся смазка.

Для смены сальника 17 необходимо расфиксировать винты 14 и отвести створки 13. После подачи гидравлической жидкости через верхнее быстроразъёмное соединение 31 в полость открытия 33 цилиндра 8, полый поршень 9 перемещается вниз и открывает доступ к сальнику 17 для его замены.

При отрицательных температурах для предотвращения примерзания сальника 17 к поршню 9, верхним опорам 18 и нижним опорам 16 производят обогрев герметизатора. Подача теплоносителя (жидкого или газообразного) в камеру обогрева 25 осуществляется через резьбовое отверстие 26, а отвод через резьбовое отверстие 27 съёмного кожуха 24. Для этого к резьбовым отверстиям 26 и 27 подсоединяют соответствующие магистрали (не показаны) системы обогрева, предварительно удалив заглушки 28. Теплоноситель проходит через резьбовое отверстие 26 в камеру обогрева 25 при этом нагревает цилиндр 8, и выходит через резьбовое отверстие 27. Тепло от цилиндра 8 передается гидравлической жидкости в полости закрытия 29, нагревая корпус 1, поршень 9, сальник 17 и уплотнительные кольца 30. Нагрев корпуса 1 приводит к размораживанию замерзшего флюида и конденсата в сквозном осевом канале 2 препятствующих прохождению колтюбинговой трубы. Нагрев сальника 17 обеспечивает поддержание необходимой температуры для сохранения эластичности материала из которого он изготовлен. Теплоноситель циркулирует от резьбового отверстия 26 через камеру обогрева 25 и отводится через резьбовое отверстие 27.

Применение камеры обогрева расширяет эксплуатационные возможности и обеспечивает надёжную работу герметизатора в условиях низких температур. Заявителем не обнаружено технических решений, имеющих ту же совокупность существенных признаков, как в заявляемом изобретении, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна». Внедрение данного изобретения не требует больших затрат и способствует быстрому промышленному освоению.

Герметизатор прост в обслуживании и позволяет предупредить выбросы и открытые фонтаны нефтяных и газовых скважин при ремонтных работах с применением длинномерной безмуфтовой трубы, что сохраняет экологическое равновесие окружающей среды. Герметизатор изготавливается в соответствии с ТУ и ГОСТ.

Герметизатор длинномерных безмуфтовых труб относится к области нефтегазодобычи и предназначен для использования при проведении ремонтных работ и технологических операций на нефтяных и газовых скважинах с применением длинномерной безмуфтовой трубы. Герметизатор содержит корпус из легированной стали, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, верхний и нижний фланцы. В корпус ввёрнут ниппель с установленными на нём накидной гайкой и уплотнительным кольцом для монтажа на превенторе. На корпусе установлен цилиндр с полым поршнем. На наружной стороне цилиндра, под нижним фланцем, установлен съёмный кожух, образующий герметичную камеру обогрева, при этом съёмный кожух имеет два резьбовых отверстия для подвода и отвода теплоносителя. Технический результат заключается в увеличении срока службы уплотнительных элементов и надежности герметизации устья скважины в условиях низких температур. 4 ил.

Герметизатор длинномерных безмуфтовых труб, содержащий корпус из легированной стали со сквозным осевым каналом для прохода спускаемых в скважину труб, верхний и нижний фланцы, ниппель, накидную гайку, уплотнительные кольца, цилиндр, полый поршень, круглую гайку, стойки, створки, фиксирующие винты, две нижние опоры, две верхние опоры, втулку с фиксаторами, два сальника, быстроразъёмные соединения, отличающийся тем, что дополнительно снабжен съёмным кожухом, который установлен на наружной стороне цилиндра под нижним фланцем таким образом, что образуется герметичная камера обогрева, при этом указанный съёмный кожух имеет два резьбовых отверстия для подвода и отвода теплоносителя.