Устройство для герметизации устья скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устьевому оборудованию скважины, и может быть использовано при геофизических и гидродинамических исследованиях, проводимых с помощью приборов на кабеле.

Известно устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с осевым каналом, герметизирующие элементы, опорные сектора для них, установленные на продольной оси, и рукоятки управления. Устройство позволяет перекрывать осевой канал с пропущенным через него кабелем.

Недостатком этого устройства является малая надежность герметизации, так как герметизирующие элементы устанавливаются в гнезде без поджатия. Кроме того, устройство не имеет центраторов кабеля, что снижает надежность его срабатывания.

Известно также устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с осевым каналом, герметизирующие элементы, опорные сектора, приводы опорных секторов, включающие передачу винт - гайка и выведенные наружу маховики, подвижный в осевом направлении нажимной шток с приводом, содержащим передачу винт - гайка, червячную передачу и выведенные наружу маховики, поворотные центраторы кабеля с пальцами и пазами Устройство обеспечивает перекрытие осевого канала при наличии в скважине геофизического кабеля, центрацию кабеля перед перекрытием и надежную герметизацию устья за счет осевого сжатия герметизирующих элементов.

Недостатком данного устройства является сложность его конструкции и обслуживания, а именно для герметизации устья скважины необходимо вращать в определенной последовательности три маховика, что ведет к потере времени, а также к возможности поломки механизма приводов в результате неправильных действий обслуживающего персонала. Большое количество отдельных приводов с выходящими рукоятками усложняет и утяжеляет конструкцию и делает ее менее надежной. Недостатком также является сложность устройства для центрирования кабеля.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства при одновременном упрощении его обслуживания.

Применение изобретения позволяет

сократить время аварийного перекрытия скважины, исключить возможность неправильных действий обслуживающего персонала, упростить конструкцию и, таким образом, удешевить ее и повысить надежность устройства

Поставленная цель достигается тем, что приводы опорных секторов выполнены в виде установленных в корпусе пальцев, жестко связанных с секторами и имеющих в

верхней части винтовые канавки, а нажимной шток выполнен с фланцем, имеющим каналы для размещения в них пальцев и штифты, взаимодействующие с винтовыми канавками пальцев Наличие фланца с канавками и штифтами, скользящими по винтовым канавкам пальцев, обеспечивает поворот пальцев и смещение опорных секторов с герметизирующими элементами в начальный период движения нажимного

штока вниз. В дальнейшем тем же движением штока вниз осуществляется герметизация скважины за счет осевого сжатия герметизирующих элементов. На фланце выполнены упоры с наклонной заходной и

продольной фиксирующей поверхностями, а на опорных секторах - взаимодействующие с этими поверхностями наружные выступы, что обеспечивает разгрузку штифтов фланца от радиальных усилий, воздействующих на опорные сектора при осевом сжатии герметизирующих элементов. Кроме того, упрощение обслуживания устройства достигается тем, что перемещение нажимного штока обеспечивается за счет гайки, перемещающейся по наружной резьбовой поверхности корпуса и передающей свое движение через связанные с ней ползуны и тяги на фланец нажимного штока, а также тем, что узел центрирования кабеля выполнен в виде серповидных захватов, закрепленных на нижних поверхностях опорных секторов.

На фиг. 1 изображено устройство для герметизации устья скважины, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2 (при открытом положении устройства): на фиг. 6 - сечение Г-Г на фиг 2: на фиг 7 - сечение Д-Д на фиг 2 на фиг. 8 - устройство для герметизации устья скважины в закрытом положении, аксонометрия, на фиг. 9 - то же, в открытом положении, аксонометрия,

Корпусная часть устройства включает корпус 1, трубу 2, переводник 3 и обойму 4, а также центральный осевой канал и присо- единительные резьбы. Пальцы 5 установлены с возможностью поворота в гнездах обоймы 4 и ограничены от осевого смещения упором в корпус 1 и переводник 3. В верхней открытой части пальцев 5 имеются винтовая 6 и являющаяся ее продолжением внизу продольная 7 канавки В нижней части на пальцах 5 жестко закреплены опорные сектора 8 с полустаканами 9 в которых расположены герметизирующие элементы 10, представляющие собой полуцилиндры с канавкой для кабеля 11. Герметизирующие элементы 10 закреплены на опорных секторах 8 посредством полудисков 12 и винтов 13 с гайками 14. На нижних поверхностях опорных секторов 8 посредством тех же винтов 13 закреплен узел центрирования кабеля, выполненный в виде серповидных захватов 15. В месте крепления опорных секторов 8 к пальцам 5 выполнены пятки 16, а на противоположной стороне опорных секторов - выступы 17. Нажимной шток 18 расположен в центральном осевом канале корпуса 1, уплотнен относительно него посредством уплотнительного кольца 19, рас- положенного в верхней части нажимного штока, а в нижней части он имеет фланец 20 и посадочное гнездо для полудисков 12 и герметизирующих элементов 10 Во фланце 20 выполнены каналы 21 для пальцев 5 и

запрессованы штифты 22, контактирующие с винтовыми 6 и продольными 7 канавками пальцев 5 Упоры 23 жестко закреплены на фланце 20 и имеют наклонную 24 и продольную 25 наружные поверхности, ответные соответствующим поверхностям наружных выступов 17, выполненных на опорных секторах 8. Механизм осевого перемещения нажимного штока 18 состоит из гайки 26, сопряженной с ходовой резьбой, выполненной на наружной поверхности корпуса 1, и связанной с маховиком 27, и ползунов 28. установленных в продольных пазах 29 корпуса 1 и контактирующих с гайкой 26. Ползуны 28 выполнены заодно с тягами 30, которые через продольные каналы корпуса 1 пропущены во внутреннюю полость уст- ройства и закреплены на фланце 20 посредством крепежных гаек 31 и шайб 32.

Устройство для работы устанавливается между фланцем фонтанной арматуры и сальником лубрикатора. Нормальное положение устройства - открытое (фиг. 9). В этом случае гайка 26, ползуны 28, тяги 30, нажимной шток 18 и фланец 20 находятся в крайнем верхнем положении Штифты 22 находятся в верхней части винтовой канавки 6 и удерживают опорные сектора 8 с герметизирующими элементами 10 в отведенном от центра устройства положении (фиг. 5). Центральный осевой канал устройства открыт и не препятствует опусканию глубинных приборов на кабеле.

Для перекрытия устья скважины маховик 27 вращают по часовой стрелке, при этом гайка 26 опускается по резьбе корпуса 1 вниз и толкает ползуны 28 вниз вместе с тягами 30, фланцем 20 и нажимным штоком 18 Штифты 22, двигаясь вместе с фланцем 20, скользят по винтовым канавкам 7, заставляя поворачиваться пальцы 5 в гнездах обоймы 4, В результате поворота опорные сектора 8 смещаются к центру устройства, серповидные захваты 15 захватывают кабель 11 и обеспечивают его центрацию, т.е. попадание кабеля в канавки герметизирующих элементов 10. При дальнейшем движении фланца 20 вниз штифты 22 попадают в продольную канавку 7, исключая поворот пальцев 5. В дальнейшем упоры 23 воздействуют наклонными поверхностями 24 на выступы 17 опорных секторов, прижимая герметизирующие элементы 10 друг к другу, после чего указанное положение опорных секторов фиксируется, поскольку при дальнейшем движении упоров 23 вниз выступы 17 скользят по продольным поверхностям 25 указанным упоров. Выступы 17 своей нижней поверхностью ложатся на верхние поверхности пяток 16, чем обеспечивается

передача усилий от опорных секторов на пальцы 5. При дальнейшем движении нажимного штока 18 вниз происходит его посадка на полудиски 12 и осевое сжатие герметизирующих элементов 10. которые обжимают кабель 11, происходит также уплотнение посадочного гнезда нажимного штока 18 относительно полудисков 12 и последних между собой. В верхней части нажимной шток 18 уплотнен относительно корпуса 1 посредством колец 19. Таким образом, верхняя полость устройства герметично отделена от нижней полости (фиг. 8). Возникающие при сжатии герметизирующих элементов 10 вертикальные усилия передаются на опорные сектора 8 и далее на пальцы 5 непосредственно или через выступы 17 и пятки 16. Радиальные усилия, возникающие в герметизирующих элементах 10, .стремятся раздвинуть полустаканы 9 и опорные сектора 8 между собой. Указанные усилия воспринимаются упорами 23. чем обеспечивается разгрузка штифтов 22.

Для открытия устройства маховик 27 вращают против часовой стрелки, в результате чего гайка 26 поднимается по резьбе корпуса 1 вверх, перемещая ползуны 28. тяги 30, нажимной шток 18 с фланцем 20. При подъеме штока 18 герметизирующий элемент 10 и полудиски 12 выходят из его гнезда, упоры 23 поднимаются, выходя из контакта с выступами 17. и освобождают опорные сектора. Штифты 22, перемещаясь по продольной канавке 7 вверх, переходят на винтовую канавку 6 и при дальнейшем движении заставляют пальцы 5 поворачиваться, отводя опорные сектора 8 к стенке переводника 3 и освобождая центральный осевой канал (фиг. 5). В таком положении глубинные геофизические приборы могут быть подняты на поверхность.

Формула изобретения 1. Устройство для герметизации устья скважины, включающее корпус с центральным осевым каналом, установленные внутри корпуса на опорных секторах в виде полудисков герметизирующие элементы полуцилиндрической формы, узел центрирования кабеля и нажимной шток с механизмом его осевого перемещения, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при одновременном упрощении его обслуживания,

оно снабжено соединенным с нажимным штоком фланцем и установленными в корпусе и жестко связанными с опорными секторами пальцами, выполненными в верхней части с винтовыми канавками на наружной

поверхности, а фланец имеет каналы для размещения в них пальцев и штифты, установленные на нем с возможностью размещения в винтовых канавках пальцев.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что фланец имеет жестко связанные

с ним упоры, выполненные с наклонной и продольной наружными поверхностями, опорные секторы выполнены с наружными выступами, имеющими соответствующие поверхности, ответные поверхностям упоров, при этом узел центрирования кабеля размещен на нижних горцах опорных секторов.

3.Устройство поп. 1.отличающее- с я тем, что механизм осевого перемещения

нажимного штока выполнен в виде резьбовой гайки и ползунов, жестко связанных с тягами, причем корпус имеет продольные пазы и каналы для размещения в них соответственно ползунов и тяг, резьбу на своей наружной поверхности, ответную резьбе гайки, при этом тяги нижними концами связаны с фланцем нажимного штока, а верхними - с ползунами, причем последние

установлены с возможностью взаимодействия с гайкой.

4.Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е е- с я тем. что узел центрирования кабеля выполнен в виде серповидных захватов.

Ј лф

Ј1 Я

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при исследовании скважин приборами на кабеле. Цель - повышение надежности работы устройства при одновременном упрощении его обслуживания. Устройство состоит из корпуса 1 с центральным осевым каналом. В последнем размещены на опорных секторах (ОС) 8 герметизирующие элементы 10 в виде полуцилиндров, нажимной

i MCI a

в- в

фиг 6

0-8

Фиг 7

27

15