Устройство для снижения теплового воздействия на устройство герметизации геофизического кабеля или проволоки от избыточных давлений на устье скважины Российский патент 2024 года по МПК E21B33/03 F16J15/46 E21B47/01 

Настоящее изобретение относится к уплотнительной технике и является оборудованием для герметизации устья скважины при ее эксплуатации для снижения тепловой нагрузки и предотвращения утечек пароводяной смеси при проведении геофизических исследований в паронагнетательных скважинах.

Известны способ герметизации геофизического кабеля при движении его между пространством внутри колонны добывающей или нагнетательной скважины и атмосферой и устройство для его осуществления (см. патент РФ № RU 2346140 C2 МПК Е21В 33/03, F16J 15/00, опубл. 10.02.09 г.) и устройство сальника устьевого, содержащее корпус, в котором размещены уплотнительные манжеты и распорные кольца (см. патент РФ №2087632, МПК F16J 15/56, опубл. 27.11.97 г.). В последнем кольца являются разрезными тарельчатыми треугольного сечения, а манжеты выполнены разрезными в виде тарельчатых колец клинообразного сечения с дугообразными поверхностями, установлены между распорными кольцами с взаимодействием с поверхностью скольжения, образующей которой ограничено клинообразное сечение. Устройство используется в качестве переходника для штока качалки штангового насоса. Недостатками такого устройства являются ограниченный ресурс работы и быстрый износ, требующий частой смены уплотнений.

Существующий способ герметизации геофизического кабеля при движении его между пространством внутри колонны добывающей или нагнетательной скважины и атмосферой и устройство для его осуществления (см. патент РФ № RU 2346140 C2 МПК Е21В 33/03, F16J 15/00, опубл. 10.02.09 г.) в широком диапазоне давлений позволяет сохранять герметичность геофизического кабеля, но не предназначен для работы в условиях температур, создаваемых при проведении пароциклической обработки призабойной зоны пласта или других тепловых методов увеличения нефтеотдачи.

Существующие решения герметизации устья скважины не позволяют длительно работать в диапазоне температур более 250°С, уплотнительный материал таких устройств подвержен интенсивному старению, в результате чего происходит преждевременное нарушение герметизации в точке ввода геофизического кабеля или проволоки. Однако технология тепловых методов увеличения нефтеотдачи предполагает закачку теплоносителя с температурой в диапазоне от 250°С до 400°С с целью доставки пара на забой скважины. Существующие технические решения не позволяют выдерживать указанные экстремальные диапазоны температур.

Изобретение представляет собой термоизолирующую вставку, предназначенную для разделения устья скважины и места крепления герметизирующего устройства кабеля или проволоки от избыточного давления при проведении исследований для снижения тепловой нагрузки. Технические данные реализованного устройства приведены в таблице 1.

Вставка, изображенная на фиг. 1, представляет собой устройство, состоящее из 2-х узлов крепления (1), разнесенных на расстояние при помощи стоек (2). Стойки имеют большое отношение площади боковой поверхности к площади поперечного сечения при большой длине, что позволяет снизить тепловой поток между узлами крепления. Нижний узел крепления через крышку (3) при помощи шпилек (4) ставится на верхний узел крепления устьевой арматуры. Верхний узел крепления аналогично соединен с узлом крепления оборудования (5). Геофизический кабель или проволока проходит через трубку (6) с минимальным зазором. Нижний конец трубки через уплотнение (7) из терморасширенного графита, выдерживающего температуру до 400°С, крепится к крышке при помощи узла крепления (8). Верхний конец компенсатора тепловых расширений в виде стационарной или сменной трубки, имеющий уплотняющие кольца (9), может перемещаться внутри верхнего узла крепления (10) для компенсации температурного расширения всей конструкции термоизолирующей вставки. Грузонесущий корпус обеспечивает отвод тепла в окружающее пространство и прочность конструкции, позволяющую устанавливать над термоизолирующей вставкой дополнительное оборудование. Узлы крепления служат для герметичного крепления термоизолирующей вставки с устьевой арматурой снизу и устройством герметизации кабеля или проволоки, сверху. Компенсатор тепловых расширений предназначен для максимально эффективного отвода избыточного тепла в окружающее пространство и подбирается таким образом, чтобы был минимальный зазор для прохождения кабеля или проволоки.

Внешний вид изобретения в частично разобранном виде с установленным сверху устройством герметизации показан на фиг. 2, в собранном виде с установленным сверху устройством герметизации на фиг. 3.

Пример.

На скважине, параметры которой приведены в таблице 2, проводились специальные геофизические высокотемпературные исследования с применением геофизического кабеля, при этом для герметизации устья скважины и снижения тепловой нагрузки использовалось описываемое в настоящем патенте устройство, как показано на фиг. 4. На фиг. 5 показан монтаж устройства на скважине.

В результате работы устройства удалось успешно снизить тепловую нагрузку на устройство герметизации, провести высокотемпературные исследования и зарегистрировать температурные данные, приведенные на фиг. 6, при температуре пара на устье от 60 до 320°С.

Изобретение относится к устройству для снижения теплового воздействия на устройство герметизации геофизического кабеля или проволоки от избыточных давлений на устье скважины. Техническим результатом является снижение тепловой нагрузки на устройство герметизации геофизического кабеля или проволоки. Устройство выполнено с возможностью установки между устьевой арматурой и устройством герметизации геофизического кабеля или проволоки. Устройство состоит из нижнего и верхнего узлов крепления, разнесенных на расстояние при помощи несущих стоек, соединенных с нижним и верхним узлами крепления и выполненных таким образом, что они имеют большую площадь боковой поверхности по отношению к площади поперечного сечения. Также устройство содержит компенсатор тепловых расширений, выполненный в виде стационарной или сменной трубки, выполненной с возможностью прохождения внутри нее геофизического кабеля или проволоки. Нижний конец трубки крепится к нижнему узлу крепления через уплотнение из терморасширенного графита. Верхний конец трубки имеет уплотняющие кольца и крепится к верхнему узлу крепления. Компенсатор тепловых расширений выполнен с возможностью продольного перемещения внутри верхнего узла крепления. Нижний и верхний узлы крепления выполнены с возможностью прохождения геофизического кабеля или проволоки. Нижний узел крепления выполнен с возможностью крепления с устьевой арматурой. Верхний узел крепления – с устройством герметизации геофизического кабеля или проволоки. 6 ил., 2 табл.

Устройство для снижения теплового воздействия на устройство герметизации геофизического кабеля или проволоки от избыточных давлений на устье скважины при проведении технологических или измерительных процессов при закачке в скважину теплоносителя, выполненное с возможностью установки между устьевой арматурой и устройством герметизации геофизического кабеля или проволоки, состоящее из нижнего и верхнего узлов крепления, разнесенных на расстояние при помощи несущих стоек, соединенных с нижним и верхним узлами крепления и выполненных таким образом, что они имеют большую площадь боковой поверхности по отношению к площади поперечного сечения, а также компенсатора тепловых расширений, выполненного в виде стационарной или сменной трубки, выполненной с возможностью прохождения внутри нее геофизического кабеля или проволоки, при этом нижний конец трубки крепится к нижнему узлу крепления через уплотнение из терморасширенного графита, верхний конец трубки имеет уплотняющие кольца и крепится к верхнему узлу крепления, при этом компенсатор тепловых расширений выполнен с возможностью продольного перемещения внутри верхнего узла крепления, при этом нижний и верхний узлы крепления выполнены с возможностью прохождения геофизического кабеля или проволоки, при этом нижний узел крепления выполнен с возможностью крепления с устьевой арматурой, а верхний узел крепления – с устройством герметизации геофизического кабеля или проволоки.