УЛУЧШЕННОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2023 года по МПК E21B33/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к уплотнению для скважины, уплотнительному элементу для скважины, обсадной трубе, включающей уплотнение для скважины, скважине, включающей уплотнение, и способу уплотнения кольцевого пространства в скважине.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Устьевое оборудование используют при бурении нефтяных и газовых скважин для подвешивания обсадных труб, уплотнения кольцевого пространства между обсадными колоннами и обеспечения взаимодействия с защитным противовыбросовым оборудованием (ПВО). Кольцевое уплотнение - это устройство, которое уплотняет кольцевые пространства между соседними концентрическими обсадными и насосно-компрессорными трубами.

На обычных устьях наземных или платформенных скважин применяют уплотнения кольцевого пространства, представляющие собой или эластомерные уплотнения, или уплотнения «металл-металл». Эластомерное уплотнение приводят в действие начальным сжатием эластомера. Уплотнение «металл-металл» приводят в действие несколькими средствами. Как правило, уплотнение «металл-металл» приводят в действие толканием уплотнительного элемента поверх конуса для расширения уплотнительного элемента до тех пор, пока он не соприкоснется с наружным диаметром устья скважины и/или подвески.

Настоящее изобретение обеспечивает уплотнение, улучшенное за счет приведения в действие давлением с обеспечением высококачественного уплотнения «металл-металл», которое особенно применимо для высокого давления.

Целью настоящего изобретения является преодоление по меньшей мере одной проблемы, связанной с предшествующим уровнем техники, так или иначе затронутой здесь.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно первому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, содержащее внутреннюю обсадную трубу и уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в скважине, при этом кольцевое пространство образовано между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой скважины, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; и при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, перед использованием уплотнительная поверхность располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Предпочтительно, в процессе эксплуатации (в сжатом состоянии) уплотнительная поверхность располагается на радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое (в значительной степени) идентично и/или (в значительной степени) совпадает с радиальным положением внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы и/или внутренней прижимной поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, в процессе эксплуатации давление внутри кольцевого пространства создается таким образом, что прижимает и/или давит в направлении от оси уплотнительную кромку (во вне) к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве создается таким образом, что прижимает периферийную уплотняющую вершину уплотнительной кромки к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, давление в кольцевом пространстве создается таким образом, что приводит в действие уплотнение.

Перед использованием уплотнительная кромка может выступать под углом из внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает под острым углом из внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы. Предпочтительно, уплотнительная кромка не перпендикулярна внешней зажимной поверхности.

Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает в сторону уплотняемого кольцевого пространства. Предпочтительно, угол выступа уменьшается по мере того, как уплотнительная кромка изгибается внутрь под действием усилия зажима. Предпочтительно, угол выступа увеличивается в сторону большего угла выступа, по мере того, как уплотнительная кромка приводится в действие давлением в кольцевом пространстве.

Предпочтительно, уплотнительная кромка имеет находящуюся под давлением поверхность, которая обращена в сторону кольцевого пространства.

Предпочтительно, давление, действующее на находящуюся под давлением поверхность, распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную кромку к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы увеличивать уплотняющее усилие уплотнителя. Предпочтительно, уплотняющее усилие уплотнения увеличивается с нарастанием давления в кольцевом пространстве. Увеличение давления в кольцевом пространстве может быть направлено на увеличение уплотняющего усилия уплотнителя.

Предпочтительно, (общее) давление уплотнения повышается с увеличением давления в кольцевом пространстве. Увеличение давления в кольцевом пространстве может быть направлено на увеличение давления уплотнения уплотнителя.

Уплотнительная кромка может выступать из опорной поверхности внутренней обсадной трубы в случае, если опорная поверхность имеет меньший диаметр по отношению к диаметру прижимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Опорная поверхность может находиться на внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы или быть смежной с ней.

Уплотнительная кромка может размещаться внутри канавки.

Канавка может служить опорной поверхностью для уплотнительной кромки и первой боковой стенки и второй боковой стенки. Первая и вторая боковые стенки могут выступать в радиальном направлении в положение, по меньшей мере, равное радиальному выступу уплотнительной вершины уплотнительной кромки. Стенки могут быть прямосторонними. Стенки могут быть в значительной степени перпендикулярными относительно внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Канавка может содержать радиальную канавку.

Канавка может располагаться внутри внешней зажимной поверхности или смежно с внешней зажимной поверхностью внутренней обсадной трубы.

Канавка может быть первой канавкой с первой (осевой) стороны уплотнительной кромки и второй канавкой со второй (осевой) стороны уплотнительной кромки.

Канавка может позволять уплотнительной кромке свободно прогибаться внутрь.

Канавка может быть выполнена для защиты уплотнительной кромки. Предпочтительно, канавка предотвращает или препятствует прилеганию уплотнительной кромки к любым препятствиям во время осевого перемещения внутренней обсадной трубы (внутри скважины/внешней обсадной трубы).

Предпочтительно, уплотнительная кромка расширяется наружу под давлением текучей среды в кольцевом пространстве.

Предпочтительно, уплотнительная кромка не выступает в радиальном направлении за зажимную поверхность внутренней обсадной трубы.

Более предпочтительно, периферийная уплотнительная поверхность не располагается на радиальном расстоянии, превышающем радиальное расстояние зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Предпочтительно, усилие зажима внешней обсадной трубы направлено на изгибание уплотнительной кромки с образованием уплотнения между внутренней обсадной трубой и внешней обсадной трубой. Предпочтительно, усилие зажима направлено на сжатие внутренней обсадной трубы в зоне зажима или зоне уплотнения. Предпочтительно, уплотнение расположено в зоне зажима или зоне уплотнения.

Предпочтительно, внутренняя обсадная труба включает внутреннюю обсадную трубу устья скважины. Внешняя обсадная труба может содержать внешнюю обсадную трубу устья скважины. Внешняя обсадная труба устья скважины может быть расположена внутри внешней обсадной колонны. Внутренняя обсадная труба устья скважины может быть расположена внутри внутренней обсадной колонны. Предпочтительно, внутренняя обсадная колонна расположена внутри внешней обсадной колонны и/или концентрична с ней.

Предпочтительно, внутренняя обсадная труба содержит трубчатый элемент. Внутренняя обсадная труба может содержать цилиндрический элемент. Внутренняя обсадная труба может содержать подвеску, которая в процессе эксплуатации может быть применена для подвешивания обсадной колонны. Предпочтительно, подвеска выполнена с возможностью зажима на устье скважины и подвешивания обсадной колонны под устьем скважины.

Предпочтительно внешняя обсадная труба содержит трубчатый элемент. Внешняя обсадная труба может содержать цилиндрический элемент. Внешняя обсадная труба может содержать корпус устья скважины.

Внешняя зажимная поверхность может включать захватывающую поверхность.

Внешняя зажимная поверхность может иметь профилированную поверхность. Внешняя зажимная поверхность может содержать множество осевых канавок и/или выступающих осевых зубцов.

Внешняя зажимная поверхность (внутренней обсадной трубы) может содержать поверхность уплотнения. Внешняя зажимная поверхность (внутренней обсадной трубы) может обеспечивать поверхность уплотнения «металл-металл».

Внутренняя зажимная поверхность внешней обсадной трубы может содержать поверхность уплотнения. Внутренняя зажимная поверхность внешней обсадной трубы может обеспечивать поверхность уплотнения «металл-металл».

Уплотнительная кромка и/или периферийная уплотнительная поверхность могут обеспечивать поверхность уплотнения. Уплотнительная кромка и/или периферийная уплотнительная поверхность могут обеспечивать уплотняющую поверхность «металл-металл».

Уплотнительная кромка может быть выполнена так, чтобы обеспечивать вспомогательное уплотнение в дополнение к уплотнению, обеспечиваемому внешней зажимной поверхностью.

Внешняя зажимная поверхность может быть выполнена на (верхнем) конце внутренней обсадной трубы или смежно с ним.

Внешняя прижимная поверхность может содержать цилиндрический участок внутренней обсадной трубы.

Внешняя зажимная поверхность может быть предусмотрена на подвеске внутренней обсадной трубы.

Внутренняя обсадная труба может содержать множество уплотнений.

Внутренняя обсадная труба может содержать первое уплотнение и второе уплотнение.

Внутренняя обсадная труба может содержать верхнее уплотнение и нижнее уплотнение. Верхнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения от давления (или объема), действующего выше верхнего уплотнителя, а нижнее уплотнение - с возможностью уплотнения от давления (или объема), действующего ниже нижнего уплотнителя. Верхнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения и предотвращения расхода текучей среды, и/или нижнее уплотнение может быть выполнено с возможностью уплотнения и предотвращения расхода текучей среды.

Предпочтительно, уплотнения расположены так, чтобы уплотнять кольцевое пространство с первого продольного направления и уплотнять кольцевое пространство со второго (противоположного по оси) продольного направления.

Предпочтительно, уплотнения располагают так, чтобы изолировать кольцевое пространство от давления, действующего над устьем скважины, и от давления, действующего ниже устья скважины.

Предпочтительно уплотнительная кромка содержит пластически деформируемый материал. Предпочтительно, уплотнительная кромка выполнена с возможностью изгиба внутрь под действием направленного внутрь усилия зажима, и уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью сохранения изогнутого внутрь положения (и/или формы) после снятия усилия зажима.

Предпочтительно, усилие зажима, направленное внутрь, изгибает уплотнительную кромку таким образом, что уплотнительная кромка проявляет податливость.

Предпочтительно, уплотнительная кромка выполнена таким образом, чтобы формировать уплотнение металл-металл с внешней обсадной трубой.

Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает радиально наружу от основания к уплотнительной вершине. Уплотняющая вершина может представлять собой периферическую уплотняющую вершину. Периферийная уплотняющая вершина может содержать уплотняющую поверхность.

Уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью изгиба, когда внешняя обсадная труба зажимает внутреннюю обсадную трубу.

Уплотнительная кромка может быть расположена так, чтобы примыкать к внутренней зажимной поверхности внешней обсадной трубы, а внешняя обсадная труба может быть расположена так, чтобы изгибать уплотнительную кромку внутрь.

Направленное внутрь усилие зажима может быть приложено для сжатия уплотнительной кромки внутрь. Зажимное устройство может быть выполнено с возможностью сжатия уплотнительной кромки внутрь.

Предпочтительно, уплотнительная кромка выступает радиально на такую же протяженность/расстояние, как и внешняя зажимная поверхность внутренней обсадной трубы, и уплотнительная кромка может быть выполнена с возможностью перемещения внутрь, когда зажимная поверхность внутренней скважинной обсадной трубы перемещается внутрь при зажатии внутренней обсадной трубы в прижимном устройстве скважины.

Предпочтительно, уплотнительная кромка (в особенности, периферийная уплотняющая вершина) не выходит за пределы периметра (или окружности) зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Предпочтительно, уплотнительная кромка (в особенности, периферийная уплотняющая вершина) не выходит за пределы периметра (или окружности) зажимной поверхности внешней обсадной трубы (при концентрическом выравнивании и осевом смещении).

Предпочтительно, внутренняя обсадная труба может свободно проходить по зажимной поверхности внешней обсадной трубы, когда зажимное устройство неактивно (например, при отсутствии направленного внутрь усилия зажима, передаваемого от внешней обсадной трубы или прилагаемой к ней).

Предпочтительно, (перед началом эксплуатации и при неактивном зажимном устройстве) уплотнительная кромка и, более предпочтительно, уплотняющая вершина выступает радиально в положение, которое является таким же или меньшим, чем радиальное расстояние зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Уплотнение может быть выполнено на уплотнительном элементе. Уплотнительный элемент может быть выполнен с возможностью крепления к внутренней обсадной трубе. Уплотнительный элемент может быть выполнен с возможностью съемного крепления к внутренней обсадной трубе.

Предпочтительно, уплотнительный элемент крепится на конце внутренней обсадной трубы или около него.

Предпочтительно, уплотнительный элемент крепится смежно с внешней зажимной поверхностью внутренней обсадной трубы.

Уплотняющий элемент может крепиться к внутренней обсадной трубе с помощью крепежных средств, которые могут включать средства уплотнения.

Уплотняющий элемент может содержать первый уплотнитель и второй уплотнитель. Первый уплотнитель может быть выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства сверху (первое продольное или осевое направление), второй уплотнитель может быть выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства снизу (второе (встречное) продольное или осевое направление).

Предпочтительно, внутренняя обсадная труба является зоной уплотнения. Зона уплотнения может включать внешнюю зажимную поверхность внутренней обсадной трубы, выполненной с возможностью создания уплотнения с внешней обсадной трубой.

Внутренняя обсадная труба может содержать резервное уплотнение. Резервное уплотнение может содержать эластомерный уплотнитель. Предпочтительно, эластомерное уплотнение выполнено с возможностью сжатия при сжатии внутренней обсадной трубы зажимным устройством.

Скважина может содержать нефтяную скважину.

Уплотнительное устройство может быть выполнено с возможностью уплотнения кольцевого пространства, расположенного внутри ствола скважины.

Уплотнительное устройство может быть выполнено с возможностью уплотнения кольцевого пространства, расположенного внутри устья скважины.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения представлена скважина, содержащая внутреннюю обсадную трубу, внешнюю обсадную трубу, зажимное устройство и уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в скважине, причем кольцевое пространство образовано между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, перед использованием уплотнительная поверхность располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения представлен способ уплотнения кольцевого пространства скважины, образованного между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубой, при этом внутренняя обсадная труба содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; при этом в процессе эксплуатации давление в кольцевом пространстве распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; а способ включает зажимание внутренней обсадной трубы во внешней обсадной трубе и сжатие внутренней обсадной трубы и изгиб уплотнительной кромки радиально внутрь.

Предпочтительно, перед использованием уплотнительную поверхность первоначально располагают на радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности внутренней обсадной трубы.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнение для уплотнения кольцевого пространства скважины, причем уплотнение определено в первом аспекте настоящего изобретения.

Согласно пятому аспекту настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, включающее уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины, причем уплотнение определено в первом аспекте настоящего изобретения.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения представлено уплотнительное устройство, содержащее внутреннюю обсадную трубу и уплотнение для уплотнения внешней поверхности внутренней обсадной трубы и внешней обсадной трубы, при этом внутренняя обсадная труба содержит центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы; и внешнюю зажимную поверхность, которая выполнена с возможностью закрепления и зажима внешней обсадной трубой, причем внешняя зажимная поверхность расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы; а уплотнение содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку, выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы; перед использованием уплотнительная кромка выступает под углом отступа от внешней поверхности внутренней обсадной трубы и проходит в сторону уплотняемого пространства, угол выступа выполнен с возможностью уменьшения по мере того, как уплотнительная кромка изгибается внутрь за счет усилия зажима, и угол выступа увеличивается в сторону большего угла выступа, когда уплотнительная кромка приводится в действие давлением текучей среды в уплотняемом пространстве.

Предпочтительно, уплотнительная кромка содержит находящуюся под давлением поверхность, обращенную в сторону указанного пространства.

Предпочтительно, давление, действующее на находящуюся под давлением поверхность, распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную кромку к внутренней поверхности внешней обсадной трубы.

Предпочтительно, давление в пространстве формируется так, что увеличивает уплотняющее усилие уплотнения. Предпочтительно, уплотняющее усилие увеличивается с увеличением давления в указанном пространстве. Увеличение давления в указанном пространстве может быть направлено на увеличение уплотняющего усилия уплотнения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее настоящее изобретение будет описано исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

На фиг. 1 представлено сечение предпочтительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины, включающей уплотнение для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.

На фиг. 2 представлено детальное сечение предпочтительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.

На фиг. 3 представлено детальное сечение другого варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между обсадной трубой устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.

На фиг. 4 представлено детальное сечение дополнительного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между элементом обсадной трубы устья скважины и внешним элементом внутри устья скважины.

На фиг. 5 представлено сечение еще одного варианта осуществления обсадной трубы устья скважины и уплотнения для уплотнения кольцевого пространства между устьевым элементом обсадной трубы и внешним элементом внутри устья скважины.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения с использованием конкретных элементов скважины, тем не менее следует понимать, что настоящее изобретение может быть использовано в любом подходящем стволе скважины. Например, термин «обсадная труба» может относиться как в целом, так и к части трубы/трубопровода/колонны/кондуктора/райзера/трубчатого элемента/обсадной трубы устья скважины и т.п. Подобным же образом скважина может относиться к нефтяной скважине (или и к газовой), из которой добываются углеводороды, и/или к геотермальной скважине, и любой другой такой же скважине, включая ствол скважины.

Как показано на фиг. 1, в настоящем изобретении представлено уплотнение 10 для устья 11 скважины (скважины) и, в частности, уплотнение 10 для кольцевого пространства между внутренним элементом 14 обсадной трубы устья скважины (внутренней обсадной трубой) и внешним элементом 16 обсадной трубы устья скважины (внешней обсадной трубой). Устье 11 скважины включает в себя зажимное устройство 22, посредством которого внешний элемент 16 выполнен с возможностью радиального отклонения внутрь, чтобы захватить и закрепить внутренний элемент 14 внутри просвета внешнего элемента 16. Такое зажимное устройство доступно от Plexus Ocean Systems Limited под товарным знаком POS-GRIP.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, зажимное устройство содержит нажимное кольцо 18 или верхнее и нижнее кольцо. Нажимное кольцо 18 имеет внутренние конические поверхности, которые выполнены с возможностью взаимодействия с коническими поверхностями, предусмотренными на втулке 20. Нажимное кольцо 18 состоит из двух частей (верхнего кольца и нижнего кольца). Верхнее кольцо может перемещаться относительно нижнего кольца для создания направленного внутрь радиального усилия на втулку 20. Внешнюю окружность внешнего элемента 16 устья скважины окружает манжета. В частности, втулка 20 может быть предусмотрена внутри канавки 19, выполненной вокруг внешнего элемента 16.

Таким образом нажимное кольцо 18 оказывает усилие на стенку внешнего элемента 16 внутрь. Внешний элемент 16 устья скважины содержит внутреннюю зажимную поверхность 17, которая при сжатии выполнена с возможностью захвата и зажима соответствующей внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Усилие увеличивают до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое усилие зажима, и в этот момент внутренний элемент 14 надежно зажат внутри внешнего элемента 16. В этой конструкции внутренний элемент 14 может быть освобожден и при необходимости снова зажат.

Данное изобретение предлагает улучшенное уплотнение для использования в таком зажимном устройстве 22. В частности, уплотнение 10 включает уплотнительную кромку 12, которая расположена внутри канавки, предусмотренной на внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Уплотнение активируется и создается, когда внешний элемент 16 зажимается внутрь, поскольку это заставляет внешний элемент 16 сжимать внутренний элемент 14 и уменьшать диаметр внутреннего элемента 14. Это сжатие внутреннего элемента 14 заставляет уплотнительную кромку 12 входить в контакт с внешним элементом 16 и прижиматься к внешнему элементу 16. Таким образом, это автоматически создает уплотнение, когда внутренний элемент 14 зажимается внешним элементом 16.

В частности, настоящее изобретение обеспечивает уплотнительное устройство, содержащее обсадную трубу 14 устья скважины и уплотнение 10 для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины, причем кольцевое пространство формируется между внешней поверхностью 15 обсадной трубы 14 устья скважины и внешним элементом 16 устья скважины. Обсадная труба 14 устья имеет центральную продольную ось 28, которая проходит вдоль продольной оси обсадной трубы 14 устья скважины. Внешняя зажимная поверхность 15 выполнена с возможностью фиксации и зажима внешним элементом 16. Внешняя зажимная поверхность 15 выполнена с возможностью фиксации и зажима внешним элементом 16. Внешняя зажимная поверхность 15 расположена на начальном радиальном расстоянии (т.е. перед зажимным усилием) от центральной продольной осью 28 обсадной трубы 14 устья скважины. Уплотнение 10 содержит гибкую (пластически деформируемую или податливую) металлическую уплотнительную кромку 12, которая выступает радиально наружу и от центральной продольной оси 28 обсадной трубы 14 устья скважины. Металлическая уплотнительная кромка 12 имеет дальнюю уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности 17 внешнего элемента 16. Перед использованием (т.е. перед приложением усилия зажима зажимным устройством) уплотнительная поверхность 26 располагается на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси 28, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию поверхности 15 внешнего зажима внутреннего элемента 14.

В предпочтительном варианте металлическая уплотнительная кромка содержит сталь и/или низколегированную сталь и/или может содержать инконель.

Уплотнительная кромка 12 расположена в канавке, при этом уплотнительная кромка 12 эффективно действует как перегородка и образует две канавки 30, 32, расположенные на внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14. Соответственно, первая канавка 30 расположена ниже уплотнительной кромки 12, а вторая канавка 32 расположена выше уплотнительной кромки 12.

В предпочтительном варианте осуществления, как показано на фиг. 1 и фиг. 2, уплотнение 10, включая уплотнительную кромку 12, предусмотрено как неотъемлемая часть внутреннего элемента 14 устья скважины. Однако, как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, уплотнение 10 может быть предусмотрено на уплотняющем элементе, который затем крепится к внутреннему элементу 14.

Как показано на фиг. 1 и фиг. 2, уплотнительная кромка 12 включает круглую уплотнительную кромку 12, которая отступает по окружности внутреннего элемента 14. В частности, уплотнительная кромка 12 образует кольцевую уплотнительную кромку. Уплотнительная кромка 12 выступает от основания, предусмотренного между двумя канавками 30, 32, и доходит до уплотнительной вершины 26, которая, таким образом, находится на дальнем конце уплотнения 10. Уплотнительная кромка 12 выступает от основания наружу под углом (θ) выступа к внутреннему элементу 14. В частности, уплотнительная кромка 12 расположена под углом к кольцевой колонне или стволу, которые подлежат уплотнению. Этот угол подлежит уменьшению, когда уплотнительная кромка 12 изгибается внутрь под действием усилия зажима.

На фиг. 1 показано устье 11 скважины, в котором внутренний элемент 14 имеет нижнее уплотнение 10 и верхнее уплотнение 10. В нижнем уплотнении 10, показанном на фиг. 1, уплотнительная кромка 12 наклонена вниз в направлении к кольцевому пространству или кольцевой колонне, которые должны быть уплотнены. В верхнем уплотнении уплотнительная кромка 12 расположена под углом вверх к пространству в просвете внешнего элемента 16, который будет таким образом герметично закрыт.

Уплотняющая вершина 26 уплотнительной кромки 12 имеет изогнутую или дугообразную внешнюю уплотнительную поверхность, которая расположена так, чтобы упираться во внутреннюю зажимную поверхность 17 внешнего элемента 16 и взаимодействовать с ней. В частности, периферийная уплотняющая вершина 26 уплотнительной кромки 12 может контактировать с внутренней поверхностью 17 внешнего элемента 16. Соответственно, когда зажимное устройство 22 приводится в действие, внутренняя зажимная поверхность 17 внешнего элемента 16 перемещается радиально внутрь и соприкасается с начальной уплотнительной поверхностью уплотнительной кромки 12 и упирается в нее. Дальнейшее радиальное перемещение внешнего элемента 16 внутрь приведет к изгибу и отклонению уплотнительной кромки 12 внутрь, так что уплотнительная кромка 12 будет оставаться в прямом контакте с внутренней зажимной поверхностью 17 внешнего элемента 16. Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает улучшенное уплотнение, которое обеспечивает высококачественное уплотнение «металл-металл», что особенно применимо для работы с высоким давлением. Это уплотнение увеличивает возможности более ранних уплотнений, используемых в этой ситуации, которые обычно содержат эластомерное уплотнительное кольцо. Радиальное сжатие устья 11 скважины создает полное или частичное начальное уплотнение и блокирующую нагрузку, уплотнение активируется давлением, обеспечивая уплотнение при более высоких давлениях.

Внутренний элемент 14 обеспечивает зону зажима, включающую контактную площадку или секцию, содержащую зубцы 60. Эти зубцы 60 содержат периферийные зубцы и способствуют зажиму между внешним элементом 16 и внутренним элементом 14. Однако эти зубцы 60 не закрывают кольцевое пространство. Соответственно, текучая среда под давлением будет течь из кольцевого пространства в находящуюся под давлением полость 31, расположенную внутри канавки 30. Эта находящаяся под давлением полость 31 образуется между находящейся под давлением стенкой 27 уплотнительной кромки 12 и опорной поверхностью 29 внутреннего элемента 14. Текучая среда под давлением в кольцевом пространстве распространяется в полость 31 и будет оказывать давление на находящуюся под давлением поверхность 27 уплотнительной кромки 12, и, следовательно, эта текучая среда под давлением будет заставлять уплотнительную кромку 12 расширяться и распространяться и, в частности, будет увеличивать угол (θ) выступа кромки уплотнения. Это будет прямо противодействовать усилию изгиба (создаваемом зажимным устройством 22 или внутренним сжатием внешнего элемента 16), и, таким образом, повысит и/или оптимизирует уплотняющее усилие уплотнения. Например, на уплотнение будет приводиться в действие давлением в кольцевом пространстве. В целом, настоящее изобретение обеспечивает приводимое в действие давлением уплотнение для уплотнения кольцевого пространства в устье скважины.

В одном примере усилие зажима зажимного устройства 22 может обеспечивать контактное напряжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм (1406 кг/кв.см), а уплотнительное устройство может потребоваться для уплотнения в кольцевом пространстве до давления до 20 000 фунтов на квадратный дюйм. Следовательно, в этом теоретическом примере простое уплотнение предшествующего уровня техники может быть ограниченным. На практике контактное напряжение 20 000 фунтов на квадратный дюйм может быть достигнуто для обеспечения уплотнения до 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Добавление разницы в 10 000 фунтов на квадратный дюйм обеспечивает большой запас прочности. Однако в соответствии с настоящим изобретением уплотнение приводится в действие давлением, и, следовательно, прочность уплотнения будет больше, чем чистая прочность зажима. Давление текучей среды в пределах кольцевого пространства дополняет прочность зажима, обеспечивая уплотнение с повышенными характеристиками прочности. Более конкретно, прочность уплотнения будет больше, чем прочность зажима, поскольку уплотнение прижимается к внутренней поверхности внешнего элемента давлением в кольцевом пространстве.

Эффект уплотнения под давлением, как правило, увеличивает прочность одиночного уплотнения (или уплотнительной кромки) в одном направлении, то есть снизу - на фиг 2. В этой конструкции уплотнение может быть способно уплотнять c давлением 17 000 фунтов на квадратный дюйм снизу и давлением 10 000 фунтов на квадратный дюйм сверху. Однако, если устройство устья скважины требует прочность уплотнения в 17 000 фунтов на квадратный дюйм сверху, а также снизу, то можно использовать устройство с двойным уплотнением, как показано на фиг. 1. В этом примере верхнее уплотнение приводится в действие давлением над устьем скважины, а нижнее уплотнение приводится в действие давлением снизу устья скважины.

Уплотнительная кромка 12 выступает наружу от опорной поверхности 29 на внутреннем элементе 14. Уплотнительная кромка 12 расположена под острым углом (θ) выступа, так что угол (θ) выступа будет увеличиваться за счет давления в уплотняемом кольцевом пространстве. Соответственно, усилие зажима будет изгибать уплотнительную кромку 12 внутрь (и уменьшать угол (θ) выступа), тогда как давление внутри кольцевого пространства заставляет уплотнительную кромку 12 расширяться наружу (и увеличивать угол (θ) выступа). Это форсирующее усилие, стремящееся расширить уплотнительную кромку 12 наружу, тем самым увеличивает прочность уплотнения сверх прочности зажима (или контактного напряжения) фиксирующего/зажимного устройства.

С зажимным устройством устья скважины, для которого используется это уплотнение 10, внутренний элемент 14 устья скважины и внешний элемент 16 устья скважины имеют такие размеры, что внешняя зажимная поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины расположена так, чтобы находиться в пределах внутренней зажимной поверхности 17 внешнего элемента 16 устья скважины. Уплотнительная кромка 12 расположена так, что она не выступает за периферию внешней зажимной поверхности 15 внутреннего элемента 14 устья скважины. Соответственно, уплотнительная кромка 12 не мешает позиционированию и перемещению внутреннего элемента 14 устья скважины. Кроме того, уплотнительная кромка 12 защищена внутри канавки.

Зажимное устройство выполнено с возможностью сдавливать и сжимать внешнюю зажимную поверхность 15 внутреннего элемента 14 и тем самым оно обеспечивает активацию уплотнительной кромки 12, когда зажим начинает зажимать внутренний элемент 14. Дальнейшее сжатие внутреннего элемента 14, которое может потребоваться для достижения требуемого усилия зажима, также будет сохранять уплотнение для кольцевого пространства, поскольку уплотнительная кромка 12 изгибается внутрь.

Далее будут описаны предпочтительные варианты выполнения уплотнения.

На фиг. 1 и 2 показано сечение уплотнения металл-металл с эластомерной опорой, приведенного в действие давлением с радиальной компрессией. На чертежах уплотнение задействовано. Это изобретение обеспечивает уплотнение, которое закрывает кольцевое пространство между внутренним элементом 14 и внешним элементом 16. В основном применении этого изобретения внутренний элемент 14 представляет собой подвеску обсадной трубы или подвеску для насосно-компрессорных труб, а внешний элемент 16 представляет собой корпус оборудования устья скважины (как показано на фиг. 1 и описано ниже).

Профиль уплотнения может быть либо интегрированной частью внешнего диаметра внутреннего элемента 14, либо отдельным компонентом (уплотнительный элемент 44), который устанавливают на внешний диаметр внутреннего элемента 14 (как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5.). Как в интегрированном уплотнении, так и в отдельном уплотнительном элементе профиль уплотнения параллелен гладкому сопрягающемуся профилю на внутреннем диаметре внешнего элемента 16. Профиль уплотнения состоит из гибкой металлической уплотнительной кромки 12, канавки 30, 32 по обе стороны от уплотнительной кромки 12, позволяющей уплотнительной кромке 12 деформироваться под давлением, и может включать в себя дублирующее эластомерное уплотнение 40.

Ключевой особенностью изобретения является отсутствие начального взаимодействия между двумя элементами 14, 16. Когда все компоненты находятся в нужном положении, внешнее сжатие внешнего элемента 16 (которое может быть обеспечено системой сжатия POS-GRIP, как описано в предыдущем изобретении и показано на фиг. 1) приводит в контакт две поверхности 15, 17. Контактное давление вдоль этой границы раздела вынуждает детали взаимодействовать концентрически и активирует уплотнения «металл-металл» с упругими упорами (если они есть). Внешнее сжатие может создать герметично сжатое взаимодействие.

После активации уплотнение 10 имеет достаточную контактную нагрузку для уплотнения при низких давлениях. Уплотнительная кромка 12 ориентирована вертикально или под углом таким образом, что давление «внутри» уплотнения 10 (в канавке 30) действует на уплотнительную кромку 12, создавая радиальное усилие, которое дополнительно приводит в действие уплотнение 10, тем самым повышая способность уплотнения 10 к уплотнению с более высокими давлениями.

Как показано на фиг. 3, фиг. 4 и фиг. 5, существует ряд возможных конфигураций для данного изобретения, в которых уплотнение «металл-металл» под действием давления с установкой радиального сжатия происходит в отдельном компоненте. Во всех этих конфигурациях металлическое уплотнение встроено в металлический уплотнительный элемент. Когда уплотнение 10 является отдельным уплотнительным элементом, уплотнение 10 имеет внешнее уплотнение 50, которое уплотняется против внешнего элемента 16 (как показано на фиг. 1 и фиг. 2), и внутреннее уплотнение 52, которое уплотняет внутренний элемент 14. Внутреннее уплотнение 52 может обеспечивать уплотнение любыми средствами, в том числе средствами, описанными в этом изобретении. Например, внутреннее уплотнение 52 может быть простым ударным уплотнением (как показано на фиг. 3 и фиг. 5), которое устанавливают на место через параллельное отверстие или конус. В качестве альтернативы внутреннее уплотнение 52 может быть манжетным уплотнением (как показано на фиг. 4), которое устанавливают путем расширения над «активирующей наковальней/наковальнями» 71, 72.

Отдельный уплотнительный элемент 44 прикреплен к внутреннему элементу 14 с помощью механизма крепления, который позволяет устанавливать и снимать уплотнительный элемент 44. Этот механизм крепления может иметь форму отдельной резьбовой «гайки» 62 (как показано на фиг. 3), разрезного фиксирующего кольца 64 (как показано на фиг. 4) или ряда радиально ориентированных «собачек» 66 (как показано на фиг. 5), который можно активировать и заблокировать любым способом. Отдельный уплотнительный элемент 44 может иметь одинарное однонаправленное уплотнение (как показано на фиг. 2 и фиг. 5) или два противоположно направленных уплотнения (как показано на фиг. 3 и фиг. 4) для уплотнения давления с обеих сторон уплотнения 10.

На фиг. 1 изображена одна возможная предпочтительная конфигурация системы устья скважины для этого изобретения. Основными компонентами этой системы являются система сжатия POS-GRIP «Тип 2», которая является частью корпуса устья скважины, и подвеска 14 обсадных труб или насосно-компрессорных труб с двумя наборами встроенных уплотнений 10, как описано выше. Система сжатия POS-GRIP обеспечивает энергию для сжатия корпуса устья скважины.

В этой предпочтительной конфигурации верхний набор уплотнений 10 изолирует давление сверху, а нижний набор уплотнений 10 изолирует давление снизу. Либо устье скважины, либо обсадная труба, либо подвеска насосно-компрессорных труб могут быть сконфигурированы с тестовыми портами 70, чтобы обеспечить возможность внешнего тестирования между уплотнениями 10.

Данное изобретение можно также использовать в системе сжатия POS-GRIP «Тип 1» или соединителе POS-GRIP. Кроме того, настоящее изобретение может использоваться с системой POS-GRIP Типа 1, Типа 2 или Типа 3 и/или соединителем, поставляемым Plexus Ocean Systems Limited/Plexus Holdings plc.

Один вариант зажимного устройства для настоящего изобретения обеспечивает зажим или соединитель, который работает за счет упругой деформации сжимающего адаптера на внутренней трубчатой части и, в частности, на внутренней обсадной трубе 14 устья скважины (например, на верхней уплотняющей оправке). Зажимное устройство или соединитель создает радиальное усилие, прилагаемое внутри нажимным кольцом 18.

Настоящее изобретение обеспечивает зажимное устройство для уплотняющего прижимания внутреннего кожуха к внешнему кожуху. В частности, настоящее изобретение обеспечивает герметичное относительно текучей среды уплотнение между внутренним корпусом и внешним корпусом.

В зажимном устройстве нажимная втулка 20 имеет конические обращенные вовне поверхности и, в частности, содержит поверхности, которые наклонены к центральной вершине. Зажимное устройство 10 включает нажимное кольцо 18, которое располагается вокруг внешних поверхностей нажимной втулки 20. Нажимное кольцо 18 имеет сужающиеся внутрь поверхности и, в частности, включает две внутренние поверхности, которые сужаются в противоположных направлениях относительно поверхностей втулки 20. Внутренние конические поверхности нажимного кольца 18 выполнены с возможностью совмещения и взаимодействия с коническими поверхностями, предусмотренными на нажимной втулке 20.

Зажимное устройство включает средства перемещения или средства приведения в действие в виде множества болтов 56 для приведения в действие, которые расположены вместе со нажимным кольцом 18. Болты 56 для приведения в действие установлены в сжимающем кольце 18 и могут быть затянуты, чтобы усилить и подтолкнуть два компонента нажимного кольца друг к другу. Таким образом, конические поверхности нажимного кольца 18 скользят по конической поверхности втулки 20 и толкают втулку 20 и стенку внешнего элемента 16 радиально внутрь. Взаимодействие конических поверхностей вызывает переход усилия, генерируемого внутри болтов, в радиальное усилие, толкающее внутреннюю поверхность нажимной втулки 20 внутрь, что таким образом заставляет стенку внешнего элемента 16 двигаться внутрь. Перемещение стенки внешнего элемента внутрь заставляет внутреннюю зажимную поверхность 17 внешнего элемента 16 захватить и упереться во внешнюю зажимную поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины. В частности, усилия достаточно для того, чтобы внутренний элемент 14 устья скважины прочно захватил внешний элемент 16.

Нажимное кольцо 18 и нажимная втулка 20 имеют противоположно направленные в осевом направлении конические кольцевые поверхности, так что относительное осевое перемещение между нажимной втулкой 20 и компонентами сжимающего кольца приводит к уменьшению внутреннего диаметра устройства (в частности, внутреннего диаметра нажимной втулки 20), чтобы деформировать стенку внешнего элемента 16 внутрь, чтобы захватить диаметр внутреннего элемента 14 устья скважины. Противоположно сужающиеся кольцевые поверхности расположены под углом для обеспечения необходимого движения внутрь (сжатие/деформация), в то же время позволяя средствам перемещения производить относительное перемещение между нажимным кольцом 18 и нажимной втулки 20.

Понятно, что величина перемещения нажимного кольца 18 в активированное/заблокированное положение вместе с углами конусов будет определять величину отклонения внутрь, вызываемого зажимным устройством 10, и, следовательно, усилие зажима.

В других вариантах зажимного устройства и нажимное кольцо 18, и нажимная втулка 20 имеют по одной конической кольцевой поверхности. В собранном блоке при использовании нажимная втулка 20 имеет внешний диаметр с первым диаметром на верхнем конце и внешний диаметр со вторым, большим диаметром на нижнем конце. Точно так же в собранном блоке нажимное кольцо 18 имеет внутренний диаметр с первым диаметром на верхнем конце и внутренний диаметр со вторым, большим диаметром на нижнем конце. Зажимное устройство выполнено с возможностью отклонения внутренней поверхности внешнего элемента 16 таким образом, что внутренняя поверхность внешнего элемента 16 захватывает внешнюю поверхность 15 внутреннего элемента 14 устья скважины.

Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает улучшенное уплотнение, которое увеличивает номинальное давление уплотнения. В настоящем изобретении предлагается приводимая в действие давлением уплотнительная кромка 12, которая может приводиться в положение бесконтактным способом, причем уплотнение приводится в действие с помощью зажимного устройства POS-GRIP.

Изобретение относится к средствам уплотнения кольцевого пространства в скважине. Техническим результатом является повышение надежности уплотнения кольцевого пространства при высоком давлении в скважине. В частности, заявлена скважина, содержащая внутреннюю обсадную трубу (14), внешнюю обсадную трубу (16), зажимное устройство (22) и уплотнение (10) для уплотнения кольцевого пространства в скважине, образованного между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы (14) и внешней обсадной трубой (16). При этом внутренняя обсадная труба (14) содержит: центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы (14), и внешнюю зажимную поверхность (15), которая выполнена с возможностью закрепления и зажима во внешней обсадной трубе (16). Причем зажимное устройство (22) содержит нажимную втулку (20) и нажимное кольцо (18). Нажимное кольцо (18) и нажимная втулка (20) имеют противоположно направленные в осевом направлении конические кольцевые поверхности, так что относительное осевое перемещение между нажимной втулкой (20) и нажимным кольцом (18) по направлению друг к другу приводит к уменьшению внутреннего диаметра нажимной втулки (20) для деформации внешней обсадной трубы (16) внутрь с созданием усилия зажима, которое захватывает внутреннюю обсадную трубу (14). А уплотнение (10) содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку (12), выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы (14) от опорной поверхности внутренней обсадной трубы. При этом опорная поверхность имеет уменьшенный диаметр по отношению к диаметру прижимной поверхности внутренней обсадной трубы, металлическая уплотнительная кромка (12) имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16). Нажимное кольцо (18) выполнено с возможностью создания радиального усилия, достаточного для деформации нажимной втулки (20) и наружной обсадной трубы (16) внутрь для изгиба уплотнительной кромки (12). При этом уплотнительная кромка (12) выступает в сторону уплотняемого кольцевого пространства, а угол (θ) выступа образован между находящейся под давлением поверхностью (27) уплотнительной кромки (12) и опорной поверхностью (29) внутренней обсадной трубы (14). Угол (θ) выступа уплотнительной кромки (12) выполнен с возможностью уменьшения при изгибе уплотнительной кромки (12) внутрь под действием усилия зажима, и при этом угол (θ) выступа увеличивается в сторону большего угла выступа (θ), когда уплотнительная кромка (12) приведена в действие давлением в кольцевом пространстве, действующим на находящуюся под давлением поверхность (27), которое распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность (26) к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16). 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Скважина, содержащая внутреннюю обсадную трубу (14), внешнюю обсадную трубу (16), зажимное устройство (22) и уплотнение (10) для уплотнения кольцевого пространства в скважине, причем кольцевое пространство образовано между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы (14) и внешней обсадной трубой (16), при этом внутренняя обсадная труба (14) содержит:

центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы (14); и

внешнюю зажимную поверхность (15), которая выполнена с возможностью закрепления и зажима во внешней обсадной трубе (16), причем внешняя зажимная поверхность (15) расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы (14);

зажимное устройство (22) содержит:

нажимную втулку (20); и

нажимное кольцо (18),

при этом нажимное кольцо (18) и нажимная втулка (20) имеют противоположно направленные в осевом направлении конические кольцевые поверхности, так что относительное осевое перемещение между нажимной втулкой (20) и нажимным кольцом (18) по направлению друг к другу приводит к уменьшению внутреннего диаметра нажимной втулки (20) для деформации внешней обсадной трубы (16) внутрь с созданием усилия зажима, которое захватывает внутреннюю обсадную трубу (14) скважины;

отличающаяся тем, что уплотнение (10) содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку (12), выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы (14) от опорной поверхности внутренней обсадной трубы, при этом опорная поверхность имеет уменьшенный диаметр по отношению к диаметру прижимной поверхности внутренней обсадной трубы, металлическая уплотнительная кромка (12) имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16),

при этом нажимное кольцо (18) выполнено с возможностью создания радиального усилия, достаточного для деформации нажимной втулки (20) и наружной обсадной трубы (16) внутрь для изгиба уплотнительной кромки (12); и

уплотнительная кромка (12) выступает в сторону уплотняемого кольцевого пространства, а угол (θ) выступа образован между находящейся под давлением поверхностью (27) уплотнительной кромки (12) и опорной поверхностью (29) внутренней обсадной трубы (14), и угол (θ) выступа уплотнительной кромки (12) выполнен с возможностью уменьшения при изгибе уплотнительной кромки (12) внутрь под действием усилия зажима, и при этом угол (θ) выступа увеличивается в сторону большего угла (θ) выступа, когда уплотнительная кромка (12) приведена в действие давлением в кольцевом пространстве, действующим на находящуюся под давлением поверхность (27), которое распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность (26) к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16).

2. Скважина по п. 1, в которой перед использованием уплотнительная поверхность (26) расположена на начальном радиальном расстоянии относительно центральной продольной оси, которое меньше начального радиального расстояния или равно начальному радиальному расстоянию внешней зажимной поверхности (15) внутренней обсадной трубы (14).

3. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнительная кромка (12) выполнена с возможностью расширения наружу под действием давления текучей среды в кольцевом пространстве.

4. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой усилие зажима внешней обсадной трубы (16) направлено на изгибание уплотнительной кромки (12) для создания уплотнения между внутренней обсадной трубой (14) и внешней обсадной трубой (16), при этом усилие зажима направлено на сжатие внутренней обсадной трубы (14) в зоне зажима, и в котором уплотнение (10) находится в зоне зажима.

5. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой внутренняя обсадная труба (14) содержит подвеску, которая в процессе эксплуатации выполнена с возможностью подвешивания обсадной колонны, при этом подвеска выполнена с возможностью зажима в устье (11) скважины и обеспечения возможности подвешивания обсадной колонны ниже устья (11).

6. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой внешняя зажимная поверхность (15) содержит уплотнительную поверхность «металл-металл».

7. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнительная кромка (12) содержит пластически деформируемый материал.

8. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнительная кромка (12) выступает радиально во внешнем направлении от основания к уплотнительной вершине (26) и в которой уплотнительная кромка (12) выступает в радиальном направлении на такую же длину/расстояние, как и внешняя зажимная поверхность (15) внутренней обсадной трубы (14), при этом уплотнительная кромка (12) выполнена с возможностью перемещения внутрь при перемещении внешней зажимной поверхности (15) внутренней обсадной трубы (14) внутрь при зажатии внутренней обсадной трубы (14) в прижимном устройстве (22) скважины.

9. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой внутренняя обсадная труба (14) выполнена с возможностью свободного перемещения по зажимной поверхности внешней обсадной трубы (16), когда зажимное устройство (22) неактивно при отсутствии направленного внутрь усилия зажима, передаваемого от внешней обсадной трубы (16) или прилагаемой к ней.

10. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнительная кромка (12) выступает от опорной поверхности (29) внутренней обсадной трубы (14) и в которой опорная поверхность (29) имеет уменьшенный диаметр по отношению к диаметру внешней прижимной поверхности (15) внутренней обсадной трубы (14).

11. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнительная кромка (12) расположена внутри канавки (30, 32).

12. Скважина по п. 11, в которой канавка (30, 32) расположена внутри внешней зажимной поверхности (15) или смежно с внешней зажимной поверхностью (15) внутренней обсадной трубы (14).

13. Скважина по любому предшествующему пункту, в которой уплотнение (10) выполнено на уплотнительном элементе (44) и в которой уплотнительный элемент (44) выполнен с возможностью крепления к внутренней обсадной трубе (14).

14. Скважина по п. 13, в которой уплотнительный элемент (44) содержит первый уплотнитель (10) и второй уплотнитель (10), и при этом первый уплотнитель (10) выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства сверху, а второй уплотнитель (10) выполнен с возможностью уплотнения кольцевого пространства снизу.

15. Способ уплотнения кольцевого пространства в скважине, образованного между внешней поверхностью внутренней обсадной трубы (14) и внешней обсадной трубой (16) скважины, содержащее зажимное устройство (22) и уплотнение (10), при этом внутренняя обсадная труба (14) содержит:

центральную продольную ось, проходящую вдоль продольной оси внутренней обсадной трубы (14); и

внешнюю зажимную поверхность (15), которая выполнена с возможностью закрепления и зажима во внешней обсадной трубе (16), причем внешняя зажимная поверхность (15) расположена на начальном радиальном расстоянии от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы (14);

зажимное устройство (22) содержит:

нажимную втулку (20); и

нажимное кольцо (18),

при этом нажимное кольцо (18) и нажимная втулка (20) имеют противоположно направленные в осевом направлении конические кольцевые поверхности, так что относительное осевое перемещение между нажимной втулкой (20) и нажимным кольцом (18) по направлению друг к другу приводит к уменьшению внутреннего диаметра нажимной втулки (20) для деформации внешней обсадной трубы (16) внутрь с созданием усилия зажима, которое захватывает внутреннюю обсадную трубу (14);

отличающийся тем, что уплотнение (10) содержит гибкую металлическую уплотнительную кромку (12), выступающую радиально во внешнем направлении и в направлении от центральной продольной оси внутренней обсадной трубы (14) от опорной поверхности внутренней обсадной трубы, при этом опорная поверхность имеет уменьшенный диаметр по отношению к диаметру прижимной поверхности внутренней обсадной трубы, причем металлическая уплотнительная кромка (12) имеет периферийную уплотнительную поверхность для уплотнения по отношению к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16),

при этом сжимающее кольцо (18) выполнено с возможностью создания радиального усилия, достаточного для деформации нажимной втулки (20) и наружной обсадной трубы (16) внутрь для изгиба уплотнительной кромки (12); и

уплотнительная кромка (12) выступает в сторону уплотняемого кольцевого пространства, а угол (θ) выступа образован между находящейся под давлением поверхностью (27) уплотнительной кромки (12) и опорной поверхностью (29) внутренней обсадной трубы (14), и угол (θ) выступа уплотнительной кромки (12) выполнен с возможностью уменьшения при изгибе уплотнительной кромки (12) внутрь под действием усилия зажима, и при этом угол (θ) выступа увеличивается в сторону большего угла выступа (θ), когда уплотнительная кромка (12) приведена в действие давлением в кольцевом пространстве, действующим на находящуюся под давлением поверхность (27), которое распределено таким образом, чтобы прижимать уплотнительную поверхность (26) к внутренней поверхности внешней обсадной трубы (16); а

способ включает зажимание внутренней обсадной трубы (14) во внешней обсадной трубе (16) с помощью зажимного устройства (22) и сжатие внутренней обсадной трубы (14) и изгиб уплотнительной кромки (12) радиально внутрь.