Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования



Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования
Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования
Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования
Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования

 


Владельцы патента RU 2499883:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, например, для уплотнения пары цилиндр-шток соответственно в клапанах или пакерах. Применение заявляемого изобретения позволяет обеспечить герметичность уплотнения при работе в среде, содержащей механические примеси, агрессивные жидкости, различные отложения (асфальтосмолопарафинистые, солей и др.), предотвратить заклинивание деталей подвижного соединения, а также предотвратить разрушение уплотнительного резинового кольца. Данная конфигурация подвижного соединения увеличивает срок службы скважинного оборудования, позволяет исключить аварии и осложнения как в процессе работы скважинного оборудования, так и при его извлечении из скважины. Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования состоит из уплотнительного резинового кольца, рабочих и защитных шайб. Рабочие и защитные шайбы выполнены разрезными. На штоке выполнена канавка. В канавку подвижно установлены рабочие и защитные шайбы. Уплотнительное резиновое кольцо расположено между рабочими шайбами. Между внутренним диаметром рабочей шайбы и диаметром канавки под уплотнительное резиновое кольцо имеется зазор. Зазор перекрыт защитными шайбами. Между внутренним диаметром цилиндра и внешним диаметром штока также имеется зазор. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, например, для уплотнения пары цилиндр-шток, соответственно, в клапанах или пакерах.

Известно уплотнительное устройство поршня, включающее два концентрично расположенных в канавке поршня кольца и расширитель в виде набора спиральных пружин. Рабочее поршневое кольцо имеет на внутренней цилиндрической поверхности периодически выполненные клинообразные выступы, которые свободно входят в пазы дополнительного кольца. Между поверхностями пазов и клинообразных выступов помещены цилиндрические пружины. Под воздействием пружин поршневое кольцо по наклонным поверхностям выступов и пазов отодвигается от дополнительного кольца и прижимается к зеркалу цилиндра, создавая уплотнительный эффект устройства. Пазы выполнены на внешней цилиндрической поверхности дополнительного кольца, а клинообразные выступы - на внутренней цилиндрической поверхности поршневого кольца (патент №2416750, опубл. 20.04.2011 г.).

Недостатком данного изобретения является то, что в случае использования уплотнительного устройства в скважине, возможно разрушение и слом спиральных пружин при попадании посторонних предметов в процессе работы внутрискважинного оборудования, что приведет к неработоспособности уплотнения подвижного соединения.

Известно поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания, в поршневой канавке которого установлены верхнее кольцо, нижнее кольцо, при этом верхний торец верхнего кольца выполнен под острым углом к своему нижнему торцу, а большей вертикальной стороной кольцо обращено к оси цилиндра. Под нижнем кольцом установлено дополнительное кольцо с маслосъемными функциями, нижний торец которого выполнен под острым углом к своему верхнему торцу, большей вертикальной стороной кольцо обращено к стенке цилиндра, а между наружной вертикальной поверхностью верхнего кольца и стенкой цилиндра имеется зазор. Угол наклона нижнего торца дополнительного кольца меньше угла наклона верхнего торца верхнего кольца. Под нижним торцом дополнительного кольца по наружному диаметру поршня выполнена канавка, сообщающаяся отверстиями с внутренней полостью поршня (патент №2447306, опубл. 10.04.2011 г.).

Известно уплотнение пары поршень - цилиндр двигателя внутреннего сгорания, содержащее направляющий цилиндр и поршень со съемной жаропрочной головкой. Уплотнительные неразрезные кольца установлены в общую ступенчатую проточку на поршне со стороны надпоршневого объема на проставочных кольцах. Уплотнительные кольца выполнены из пористого порошкового материала, установлены с натягом в направляющий цилиндр (патент №2141067, опубл. 10.11.1999 г.).

Недостатком известных решений (патенты №2447306 и №2141067) является возможность применения только в масляной среде и неработоспособность в среде, содержащей механические примеси и агрессивные жидкости, различные отложения (асфальто-смолопарафинистые, солей и др.).

Известна конструкция подвижного соединения, состоящая из уплотнительных и защитных колец, установленных в канавках поршня (ГОСТ 9833-73 «Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств», стр.22, стр.58-59).

К недостаткам известной конструкции подвижного соединения по ГОСТ 9833-73 относится возможность применения только в масляной среде и неработоспособность в среде, содержащей механические примеси и агрессивные жидкости, различные отложения (асфальто-смолопарафинистые, солей и др.), а также то, что данное подвижное соединение рассчитано только на материал из углеродистых сталей и не учитывает материал из нержавеющих сталей с коэффициентом трения и характером трения значительно отличающимися от углеродистых сталей.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данного изобретения, является обеспечение герметичности уплотнения подвижного соединения скважинного оборудования при работе в среде, содержащей механические примеси, агрессивные жидкости и различные отложения (асфальто-смолопарафинистые, солей и др.), предотвращение заклинивания деталей подвижного соединения, а также предотвращение разрушения уплотнительного резинового кольца.

Для достижения поставленного технического результата в уплотнении подвижного соединения скважинного оборудования, согласно изобретению, в канавку штока подвижно установлены рабочие шайбы, взаимодействующие с внутренней поверхностью цилиндра и защитные шайбы, рабочие и защитные шайбы выполнены разрезными, уплотнительное резиновое кольцо расположено между рабочими шайбами, при этом имеется зазор между внутренним диаметром цилиндра и внешним диаметром штока, а зазор между внутренним диаметром рабочей шайбы и диаметром канавки под уплотнительное резиновое кольцо перекрыт защитной шайбой.

Также для достижения поставленного технического результата в уплотнении подвижного соединения скважинного оборудования, согласно изобретению, пара цилиндр-шток может быть выполнена из углеродистой стали, а рабочие и защитные шайбы выполнены из закаленной стали.

Также для достижения поставленного технического результата в уплотнении подвижного соединения скважинного оборудования, согласно изобретению, пара цилиндр-шток и защитные шайбы могут быть выполнены из нержавеющей стали, а рабочие шайбы из бронзы.

На фиг.1 и фиг.2 представлено уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования. На фиг.3 приведена рабочая шайба. На фиг.4 представлена защитная шайба.

Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования (фиг.1) состоит из уплотнительного резинового кольца 1, рабочих 2 (фиг.3) и защитных 3 (фиг.4) шайб. Рабочие 2 и защитные 3 шайбы выполнены разрезными, благодаря чему предотвращается заклинивание деталей подвижного соединения. На штоке 4 выполнена канавка 5. В канавку 5 подвижно установлены рабочие 2 и защитные 3 шайбы. За счет взаимодействия подвижно установленных рабочих шайб 2 с внутренней поверхностью цилиндра 6, а также благодаря перекрытию зазора между внутренним диаметром рабочей шайбы 2 и диаметром канавки 5 защитной шайбой 3 обеспечивается герметичность уплотнения подвижного соединения скважинного оборудования при работе в среде, содержащей механические примеси, агрессивные жидкости и различные отложения (асфальто-смолопарафинистые, солей и др.). Уплотнительное резиновое кольцо 1 расположено между рабочими шайбами 2, за счет чего обеспечивается герметичность уплотнения подвижного соединения. Между внутренним диаметром рабочей шайбы 2 и диаметром канавки 5 под уплотнительное резиновое кольцо 1 имеется зазор Δh. Зазор Δh перекрыт защитными шайбами 3 для предотвращения затекания резины под действием давления в зазор Δh. Между внутренней поверхностью цилиндра 6 и штоком 4 имеется зазор ΔS.

Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования (фиг.2) может быть выполнено в сборной конструкции и поджато гайкой 7.

Пара цилиндр-шток может быть выполнена из углеродистой стали, рабочие и защитные шайбы выполнены из закаленной стали. Пара цилиндр-шток и защитные шайбы могут быть выполнены из нержавеющей стали, а рабочие шайбы из бронзы.

Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования работает следующим образом.

При создании перепада давления ΔР (где ΔP=P1-P2, P1 - это давление с правой стороны уплотнения подвижного соединения, а Р2 - это давление с левой стороны уплотнения подвижного соединения) уплотнительное резиновое кольцо 1 прижимается к рабочим 2 и защитным 3 шайбам, а также к внутренней поверхности цилиндра 6 (фиг.1, фиг.2). При этом за счет упругости резины обеспечивается герметичность пары цилиндр-шток.

При движении штока 4 влево за счет перепада давления ΔР, рабочая шайба 2 удаляет с внутренней поверхности цилиндра 6 механические примеси, отложения солей, окалину в зазор ΔS, сохраняя при этом подвижность и герметичность пары цилиндр-шток.

При движении штока 4 относительно цилиндра 6 и встрече с непреодолимой преградой в виде значительных отложений солей, окалины, механических примесей на поверхности цилиндра 6, рабочая шайба 2 уменьшается в диаметре за счет разрезной конструкции рабочей шайбы 2 и наличия зазора Δh. Рабочая шайба 2 преодолевает препятствие, тем самым сохраняя подвижность пары цилиндр-шток.

Применение заявляемого изобретения позволяет обеспечить герметичность уплотнения при работе в среде, содержащей механические примеси, агрессивные жидкости, различные отложения (асфальто-смолопарафинистые, солей и др.), предотвратить заклинивание деталей подвижного соединения, а также предотвратить разрушение уплотнительного резинового кольца. Данная конфигурация подвижного соединения увеличивает срок службы скважинного оборудования, позволяет исключить аварии и осложнения, как в процессе работы скважинного оборудования, так и при его извлечении из скважины.

1. Уплотнение подвижного соединения скважинного оборудования, содержащее уплотнительное кольцо, установленное в канавке, отличающееся тем, что в канавку штока подвижно установлены рабочие шайбы, взаимодействующие с внутренней поверхностью цилиндра, и защитные шайбы, рабочие и защитные шайбы выполнены разрезными, уплотнительное резиновое кольцо расположено между рабочими шайбами, при этом имеется зазор между внутренним диаметром цилиндра и внешним диаметром штока, а зазор между внутренним диаметром рабочей шайбы и диаметром канавки под уплотнительное резиновое кольцо перекрыт защитной шайбой.

2. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что пара цилиндр - шток выполнена из углеродистой стали, а рабочие и защитные шайбы выполнены из закаленной стали.

3. Уплотнение по п.1, отличающееся тем, что пара цилиндр - шток и защитные шайбы выполнены из нержавеющей стали, а рабочие шайбы из бронзы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при проведении ремонтно-изоляционных работ в скважинах, в частности для ликвидации негерметичности колонны труб при эксплуатации скважин.

Изобретение относится к бурению и ремонту нефтяных и газовых скважин, в частности для изоляции зон осложнения бурения скважин. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при ликвидации аварий на скважинах с открытым фонтанированием, в том числе на морских скважинах.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к конструкции пологих и горизонтальных скважин. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при ликвидации фонтанов флюида из скважин. .

Изобретение относится к скважинной эксплуатации месторождений углеводородов и может быть использовано в конструкции скважинной пакерной установки при извлечении флюида и отвода газа одновременно.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройству, предназначенному для герметизации устья скважин, которое может быть использовано в процессе строительства, ремонта нефтегазовых скважин, а также при ликвидации аварий.
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при опрессовке колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). .

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к способам герметизации соединения основного и дополнительного стволов скважины при строительстве или ремонте скважин.

Изобретение относится к области капитального ремонта скважин и может быть использовано для бурения в шламовом осадке, очистки каверны и установки цементного моста. Устройство содержит полый ствол 1 со сквозными радиальными отверстиями 2 и наружным кольцевым выступом 3, верхнюю и нижнюю втулки 4, 5, установленные с формированием наклонной кольцевой щели 6 между их нижней и верхней поверхностями соответственно. Нижняя втулка 5 установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола 1. Наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 образован ниже сквозных радиальных отверстий 2. Нижняя втулка 5 в верхней части имеет внутреннюю проточку 7 под наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 на длину ее осевого перемещения вдоль полого ствола 1. Нижний край сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1 расположен выше уровня наклонной кольцевой щели 6. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок 4, 5 и ответная им наружная поверхность полого ствола 1 образуют кольцевую полость А, гидравлически связанную с полостью полого ствола 1 через сквозные радиальные отверстия 2. Устройство содержит верхний и нижний переводники 8, 9. Верхний переводник 8 соединен снаружи с верхней втулкой 4, а изнутри - с полым стволом 1 и выполнен с продольным лопастным центратором 10. Нижний переводник 9 соединен изнутри с полым стволом 1 и поджимает нижнюю втулку 5 через резиновый упругий элемент 11 с силой прижатия, определяемой неравенством. Нижний переводник 9 имеет в средней части внутренний кольцевой выступ 12. В полом стволе 1 последовательно расположены упорная втулка 13, полый поршень 14 и пружина 15, упирающаяся в кольцевой выступ 12 нижнего переводника 9 с силой прижатия, определяемой неравенством. Полый поршень 14 выполнен с седлом под сбрасываемый шар 16 и установлен с герметичным перекрытием сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1. Устройство содержит породоразрушающий инструмент 17, соединенный с нижним переводником 9. Обеспечивает повышение качества очистки каверны, установки цементного моста, повышение надежности работы и расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности вбуривания устройства в шламовый осадок, автоматической самоочистки и центрирования устройства относительно оси скважины номинального диаметра. 1 ил.

Группа изобретений относится к эластомерам и, конкретнее, к армированным эластомерам. Способ выполнения скважинного уплотнения в стволе скважины содержит создание базового полимера и армирующего активного наполнителя, включающий в себя матрицу дискретных частей первого материала, расположенную в базовом полимере. Развертывают скважинное уплотнение в стволе скважины в первой фазе. Воздействуют на скважинное уплотнение текучей среды ствола скважины, при этом осуществляется переход уплотнения во вторую фазу под воздействием текучей среды ствола скважины. Причем дискретные части первого материала отличаются взаимодействиями между собой и/или с базовым полимером, более слабыми перед воздействием текучей среды ствола скважины, чем после воздействия. При этом первая фаза отличается первым модулем упругости, и вторая фаза отличается вторым модулем упругости, второй модуль больше первого модуля. Техническим результатом является повышение эффективности уплотнения. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 14 ил., 2 пр., 4 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин. Способ ликвидации заколонных перетоков включает стадию проведения геофизических исследований с определением интервалов возможных заколонных перетоков перед спуском обсадной колонны. После чего обсадную колонну снабжают расширяемыми до 24% трубами с наружными уплотнительными элементами и спускают в скважину. Располагают трубы с уплотнениями напротив интервалов возможных перетоков. При возникновении заколонных перетоков, воздействуя на внутреннюю поверхность расширяемых труб, расширяют их во всем интервале перетока, уплотняя заколонное пространство. Предлагаемый способ позволяет повысить надежность ликвидации заколонных перетоков. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к ремонтным работам в буровых скважинах. Устройство для выполнения операций вращения или операций резки в подземном стволе скважины или трубе, в частности при операциях герметизации, содержит скважинную компоновку, соединенную с тросом и содержащую, по меньшей мере, одно из следующего: вращающийся инструмент, соединенный с электродвигателем или гидравлическим двигателем, вращающийся инструмент, соединенный с гидравлическим двигателем, или инструмент продольной резки, соединенный с поршнем. Гидравлический двигатель или поршень приводятся в действие перепадом давления текучей среды, созданным в стволе. Также созданы способы герметизации ствола подземной скважины, в которых один или несколько разрезов выполняют с помощью компоновки резки в одной или нескольких трубах для удаления, по меньшей мере, участка трубы и размещают бетон в образованное в результате пространство. Пространство является свободным от отходов, которые могут, если не удалены, образовывать пути протечки в бетоне. В варианте выполнения пространство создается скважинным разрушающим устройством. Расширяются функциональные возможности для уплотнения и резки труб в скважинах. 5 н. и 42 з.п. ф-лы, 135 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам разобщения горизонтальной скважины на участки и изоляции зон водопритока. Способ разобщения горизонтальной скважины на отдельные участки включает определение геофизическими исследованиями длины и расположения зон разобщения, спуск на колонне труб профильных разробщителей с цилиндрическими концами, каждый из которых размещен между верхним и нижним упорами. Расстояние между разобщителями выбирают согласно расположению и длинам зон разобщения. Создают внутри разобщителей избыточное давление для их предварительного выправления и фиксации в интервале установки. Окончательное расширение разобщителей осуществляют сверху вниз роликовым развальцевателем с регулируемым диаметром. Перед спуском в разобщители с двух сторон герметично вставляют верхний и нижний упоры, наружный диаметр которых на 2-3% меньше внутреннего диаметра цилиндрических концов разобщителей. На профильной части разобщителей размещают уплотнительные элементы так, чтобы при расширении разобщителя развальцевателем не происходило перекрытия по длине уплотнительных элементов для герметизации внутреннего пространства скважины. В средней профильной части разобщителя располагают уплотнительные элементы из более твердого и износостойкого материала. Изобретение позволяет обеспечить более надежное разобщение горизонтального ствола скважины на отдельные участки. 2 ил.

Изобретение относится к области бурения боковых стволов нефтяных и газовых скважин, в частности в коллекторах с высокой проводимостью. Способ включает вырезание интервала колонны на глубине зарезки бокового ствола, изоляцию интервала расширения, установку в основном стволе временного цементного моста ниже точки зарезки бокового ствола и бурение бокового ствола из основного. Производят сплошное вырезание эксплуатационной колонны 1 и цементного камня цилиндрической формы сверху и усеченного конуса снизу, изолируют интервал расширения путем установки легкоразбуриваемой вставки 2 цилиндрической формы длиной более длины интервала вырезания, с подпружиненными фиксаторами 3, смонтированными в нижней части вставки. В верхней части вставки выполнен канал 4, сообщающий внутреннюю полость обсадной колонны, обращенную к дневной поверхности, с кольцевым пространством, образованным вставкой и стенкой расширенного интервала. Затем закачивают в интервал расширения твердеющий герметизирующий состав 5, после полимеризации которого вставку разбуривают, устанавливают временный цементный мост 6 и клин-отклонитель 7 и разбуривают боковой ствол 10 через затвердевший герметичный состав, после чего открывают основной ствол разбуриванием клина-отклонителя 9 и временного цементного моста. Легкоразбуриваемая вставка выполнена из мягкого металла. Повышается надежность и эффективность за счет создания герметичной изоляции в интервале расширения основного ствола и при забуривании бокового ствола. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области геотехнического мониторинга, при котором определяется температура грунта, в частности к ремонту скважин. При осуществлении способа производят установку в негерметичную защитную стальную трубу термометрической скважины полиэтиленовой трубы, герметично заплавленной с нижнего конца, фиксируемой стальным кольцом, навинчивающимся на дефектную стальную защитную трубу, без учета локализации дефектного участка стальной защитной трубы. Упрощается технология ремонта, повышается надежность и эффективность. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к системам и способам защиты нижней части основного ствола скважины от скопления обломочного материала. Узел скважинной системы содержит отклоняющий инструмент, установленный в обсадной колонне и определяющий отклоняющую поверхность и внутренний канал, проходящий в продольном направлении от отклоняющей поверхности; один или более уплотнительных блоков, расположенных по внутренней поверхности внутреннего канала отклоняющего инструмента; и защитное устройство для ствола скважины, расположенное по внутренней поверхности внутреннего канала над одним или несколькими уплотнительными блоками и выполненное с возможностью расширения при переходе из ненабухшего состояния в набухшее. Обеспечивается защита одного или нескольких уплотнительных блоков от скапливающегося обломочного материала, образующегося при бурении. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх