Барьерное уплотнение и узел с данным барьерным уплотнением
Изобретение относится к барьерному уплотнению и оборудованию устья скважины, включающему данное барьерное уплотнение. Оборудование устья скважины содержит выпускную трубу, оснащенную контрольно-измерительным оборудованием колонны, содержащую первый патрубок, образующий уплотняющий профиль, второй патрубок, образующий уплотняющий профиль, барьерное уплотнение, расположенное между первым патрубком и вторым патрубком и содержащее перегородку, имеющую первый конец, второй конец и поверхность, проходящую между первым концом и вторым концом, и ребро, проходящее радиально наружу от поверхности перегородки и образующее первый уплотняющий профиль, проходящий от первой стороны ребра, и второй уплотняющий профиль, проходящий от второй стороны ребра, и хомут, находящийся в зацеплении с первым патрубком и вторым патрубком для отклонения первого уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем первого патрубка и для отклонения второго уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем второго патрубка. Ребро образует множество расположенных на одной линии отверстий. Технический результат - повышение техники безопасности с целью предотвращения миграции скважинных текучих сред, а также повышение эффективности монтажа оборудования. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к барьерному уплотнению и узлу, включающему данное барьерное уплотнение.
ОПИСАНИЕ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Эффективные производственные операции на нефтяных месторождениях зависят от информации, касающейся продуктивных горизонтов скважин. Подобная информация является особенно важной при эксплуатации нефтяных месторождений с горизонтальными скважинами, где толщина и геологическое строение нефтеносного пласта может значительно варьироваться на протяжении длины горизонтального участка. Для сбора профилей давления, температуры и других профилей скважины используют колонну, оснащенную контрольно-измерительным оборудованием, ведущую от одного или более скважинных датчиков. Колонну, оснащенную контрольно-измерительным оборудованием, как правило, устанавливают внутри обсадной трубы скважины в непосредственном контакте со скважинными текучими средами. Вследствие проблем техники безопасности и нормативно-правового регулирования, с целью предотвращения миграции скважинных текучих сред поверхности на колоннах, оснащенных контрольно-измерительным оборудованием, должны быть расположены средства управления.
Подобные колонны, оснащенные контрольно-измерительным оборудованием, как правило, соединяются с системами сбора данных на поверхности для сбора, сохранения и/или передачи данных температуры, давления и других данных. Вследствие этого существует необходимость доступа к колонне, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, в оборудовании устья скважины и подобный доступ, как правило, осуществляют, обеспечивая возможность выхода колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, из оборудования устья скважины через вспомогательный порт, например выпускную трубу оборудования устья скважины для колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием. Подобные выпускные трубы представляют собой заключительную преграду, которая изолирует скважинные текучие среды от поверхности.
Главной проблемой хорошего управления колонной, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, является монтаж выпускной трубы оборудования устья скважины для такой колонны на оборудовании устья скважины. Соединение и герметизация различных линий в колонне, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, с выпускной трубой оборудования устья скважины и соединение линий с поверхностной системой сбора данных, как правило, связаны с затратами времени и труда вследствие чувствительной природы и размера линий. Размер и ограниченный объем выпускной трубы оборудования устья скважины для колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, также может затруднять задачу герметизации и соединения линий. Чем больше выполнять манипуляций с линиями, тем больше вероятность того, что одна или несколько линий могут быть повреждены вследствие их хрупкой природы. Вследствие этого необходимо уменьшение времени, требующегося для монтажа выпускной трубы оборудования устья скважины для колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, и за счет этого уменьшение манипулирования линиями.
Существует множество способов предотвращения достижения скважинными текучими средами поверхности, хорошо известных в данной области, однако остаются значительные недостатки.
КРАТКАЯ СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном аспекте настоящее изобретение обеспечивает оборудование устья скважины, содержащее выпускную трубу оснащенной контрольно-измерительным оборудованием колонны, содержащую первый патрубок, образующий уплотняющий профиль, второй патрубок, образующий уплотняющий профиль, и барьерное уплотнение, расположенное между первым патрубком и вторым патрубком и содержащее перегородку, имеющую первый конец, второй конец и поверхность, проходящую между первым концом и вторым концом, и ребро, проходящее радиально наружу от поверхности перегородки и образующее первый уплотняющий профиль, проходящий от первой стороны ребра, и второй уплотняющий профиль, проходящий от второй стороны ребра, причем ребро образует множество расположенных на одной линии отверстий, и хомут, находящийся в зацеплении с первым патрубком и вторым патрубком для отклонения первого уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем первого патрубка и для отклонения второго уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем второго патрубка.
Настоящее изобретение предоставляет значительные преимущества, включающие в себя создание средства для более эффективного монтажа оборудования устьев скважин, а в частности выпускных труб для колонн, оснащенных контрольно-измерительным оборудованием, и создание выпускной трубы колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, которая может быть смонтирована с меньшими манипуляциями колонной.
Дополнительные цели, признаки и преимущества станут ясны из подробного описания, приведенного ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Новые признаки, характеризующие изобретение, изложены в приложенной формуле изобретения. Однако изобретение, предпочтительный вариант применения и его дополнительные цели и преимущества будут лучше понятны из следующего подробного описания со ссылками на приложенные чертежи, на которых крайняя левая значащая цифра в ссылочных номерах обозначает первую фигуру, на которой появляются соответствующие ссылочные номера, при этом на чертежах показано следующее:
Фиг.1 представляет собой перспективный вид иллюстративного варианта осуществления барьерного уплотнения;
Фиг.2 представляет собой вид снизу в плане барьерного уплотнения фиг.1;
Фиг.3 представляет собой вид поперечного сечения барьерного уплотнения фиг.1 по линии 3-3 на фиг.2;
Фиг.4 представляет собой вид сбоку в вертикальном разрезе иллюстративного варианта осуществления оборудования устья скважины, включающего выпускную трубу для колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием;
Фиг.5 представляет собой вид частичного поперечного сечения участка выпускной трубы колонны с фиг.4, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, выполненный по линии 5-5 на фиг.4;
Фиг.6 представляет собой вид поперечного сечения участка иллюстративного варианта осуществления барьерного уплотнения, показывающий первую иллюстративную конфигурацию прохода для линии;
Фиг.7 представляет собой вид поперечного сечения участка иллюстративного варианта осуществления барьерного уплотнения, показывающий вторую иллюстративную конфигурацию прохода для линии.
В то время как изобретение может быть подвергнуто различным модификациям и альтернативным формам, в данной заявке в качестве примера показаны на чертежах и подробно описаны специфичные варианты его осуществления. Однако необходимо понимать, что описание в данной заявке специфичных вариантов осуществления не предполагает ограничения изобретения конкретными раскрытыми формами, но наоборот изобретение должно охватывать все модификации, эквиваленты и альтернативы в пределах объема приложенной формулы изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже описаны иллюстративные варианты осуществления изобретения. В интересах ясности в описании приведены не все признаки фактического осуществления. Конечно, следует понимать, что при разработке любого подобного фактического варианта осуществления, для достижения конкретных целей разработчика, необходимо принимать множество решений, связанных с конкретной реализацией, например, совместимых с ограничениями, связанными с проектом и деловой деятельностью, которые будут варьироваться от одного воплощения к другому. Более того, следует понимать, что подобные усилия на разработку могут быть сложными и затратными по времени, но тем не менее должны представлять собой рутинную деятельность для рядовых специалистов в данной области, получающих выгоду от данного раскрытия.
Настоящее изобретение представляет барьерное уплотнение и узел, включающий барьерное уплотнение. Барьерное уплотнение включает в себя перегородку, имеющую первый конец, второй конец и поверхность, проходящую между первым концом и вторым концом. Ребро проходит радиально наружу от поверхности перегородки и образует первый уплотняющий профиль на первой стороне ребра и второй уплотняющий профиль на второй стороне ребра. Узел, включающий барьерное уплотнение, включает в себя первый элемент, образующий уплотняющий профиль, второй элемент, образующий уплотняющий профиль, барьерное уплотнение, расположенное между первым элементом и вторым элементом, и хомут. Хомут находится в зацеплении с первым элементом и вторым элементом для отклонения первого уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем первого элемента и для отклонения второго уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем второго элемента. В одном варианте осуществления узел представляет собой оборудование устья скважины, включающее в себя выпускную трубу колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием.
Фиг.1-3 предоставляют виды иллюстративного варианта осуществления барьерного уплотнения 101. Фиг.1 представляет собой перспективный вид барьерного уплотнения 101. Фиг.2 представляет собой вид снизу в плане барьерного уплотнения 101. Необходимо заметить, что фиг.2 изображает барьерное уплотнение 101, если, в общем, смотреть в направлении, соответствующем стрелке 103 на фиг.1. Фиг.3 представляет собой вид поперечного сечения барьерного уплотнения 101 по линии 3-3 на фиг.2. Барьерное уплотнение 101 включает в себя перегородку 105, имеющую первый конец 107, второй конец 201, показанный на фиг.2 и 3, и поверхность 109, проходящую между первым концом 107 и вторым концом 201. Ребро 111 проходит радиально наружу от поверхности 109 перегородки 105. Ребро 111 образует первую сторону 113 и вторую сторону 203, показанную на фиг.2 и 3. Ребро 111 включает в себя первый выступ 115, проходящий от первой стороны 113 ребра 111, и второй выступ 205, показанный на фиг.2 и 3, проходящий от второй стороны 203 ребра 111. Первый выступ 115 образует первый уплотняющий профиль 117, а второй выступ 205 образует второй уплотняющий профиль 207, который лучше всего показан на фиг.3. Таким образом, ребро 111 образует первый уплотняющий профиль 117, проходящий от первой его стороны 113, и второй уплотняющий профиль 207, проходящий от второй его стороны 203. Первый уплотняющий профиль 117 и второй уплотняющий профиль 207 стыкуются с уплотняющими профилями расположенных рядом элементов для герметичного соединения расположенных рядом элементов, как обсуждается более подробно в данном описании.
Как показано на фиг.1-3, перегородка 105 предпочтительно образует, по меньшей мере, один проход, в данном варианте - проходы 119 и 121, проходящие между первым концом 107 и вторым концом 201 перегородки 105. Проходы 119, 121 обеспечивают возможность прохождения линий, таких как контрольно-измерительные линии, линии управления и тому подобные линии, через барьерное уплотнение 101. Такие контрольно-измерительные линии и/или линии управления могут представлять собой электрические, оптические, пневматические или гидравлические линии и тому подобное. Проходы 119, 121 предпочтительно снабжаются фитингами, которые препятствуют прохождению текучих сред через проходы 119, 121 и обеспечивают в то же время возможность прохождения через них линий. Несмотря на то что перегородка 105 образует, по меньшей мере, один проход в проиллюстрированном варианте осуществления, объем настоящего изобретения этим не ограничен. Точнее, в некоторых вариантах осуществления перегородка 105 может не иметь подобных проходов или включать в себя другие признаки. Подобные варианты осуществления предусматриваются настоящим изобретением.
Фиг.4 изображает вид сбоку в вертикальном разрезе иллюстративного варианта осуществления узла, включающего одно или несколько барьерных уплотнений 101. В проиллюстрированном варианте осуществления узел представляет собой оборудование 401 устья скважины, которое включает в себя выпускную трубу 403 колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, в которую встроены барьерные уплотнения 101. Выпускная труба 403 предотвращает прохождение через нее скважинных текучих сред к поверхности, обеспечивая в то же время возможность прохождения контрольно-измерительных линий из оборудования 401 устья скважины через каналы 405 и 407. Выпускная труба 403 включает в себя первый патрубок 409, второй патрубок 411 и третий патрубок 413. Второй патрубок 411 прикреплен к первому патрубку 409 с помощью первого хомута 415. Третий патрубок 413 прикреплен ко второму патрубку 411 с помощью второго хомута 417.
Фиг.5 представляет вид частичного поперечного сечения иллюстративного варианта осуществления участка выпускной трубы 403 колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием, по линии 5-5 на фиг.4. В проиллюстрированном варианте осуществления первое барьерное уплотнение 501 расположено между первым патрубком 409 и вторым патрубком 411. Первое барьерное уплотнение 501 соответствует барьерному уплотнению 101, показанному на фиг.1-3, за исключением того, что конфигурации проходов для прохождения линий отличаются от проходов 119 и 121 барьерного уплотнения 101. Первый патрубок 409 образует уплотняющий профиль 503, который стыкуется с первым уплотняющим профилем 505 первого барьерного уплотнения 501. Второй патрубок 411 образует первый уплотняющий профиль 507, который стыкуется со вторым уплотняющим профилем 509 первого барьерного уплотнения 501. Первый патрубок 409 образует выступ 511, при этом второй патрубок 411 образует первый выступ 513. Первый хомут 415 соединен с выступами 511 и 513, поджимая выступы 511 и 513 друг к другу, отклоняя за счет этого первый уплотняющий профиль 505 и второй уплотняющий профиль 509 первого барьерного уплотнения 501 в целом радиально внутрь и вводя в уплотненное зацепление первый уплотняющий профиль 505 с уплотняющим профилем 503 первого патрубка 409, и в уплотненное зацепление второй уплотняющий профиль 509 с первым уплотняющим профилем 507 второго патрубка 411. Давление внутри первого патрубка 409 или второго патрубка 411 поджимает первый уплотняющий профиль 505 и второй уплотняющий профиль 509 первого барьерного уплотнения 501 в целом радиально наружу, усиливая за счет этого уплотненное зацепление между первым барьерным уплотнением 501 и первым патрубком 409 и между первым барьерным уплотнением 501 и вторым патрубком 411.
Аналогичным образом, между вторым патрубком 411 и третьим патрубком 413 расположено второе барьерное уплотнение 515. Второе барьерное уплотнение 515 соответствует барьерному уплотнению 101, показано на фиг.1-3, за исключением того, что конфигурации проходов для прохождения линий отличаются от проходов 119 и 121 барьерного уплотнения 101. Второй патрубок 411 образует второй уплотняющий профиль 517, который стыкуется с первым уплотняющим профилем 519 второго барьерного уплотнения 515. Третий патрубок 413 образует уплотняющий профиль 521, который стыкуется со вторым уплотняющим профилем 523 второго барьерного уплотнения 515. Второй патрубок 411 образует второй выступ 525, а третий патрубок 413 образует выступ 527. Второй хомут 417 соединен с выступами 525 и 527, поджимая выступы 525 и 527 друг к другу, отклоняя за счет этого первый уплотняющий профиль 519 и второй уплотняющий профиль 523 второго барьерного уплотнения 515 в целом радиально внутрь и вводя в уплотненное зацепление первый уплотняющий профиль 519 со вторым уплотняющим профилем 517 второго патрубка 411 и вводя в уплотнение зацепление второй уплотняющий профиль 523 с уплотняющим профилем 521 третьего патрубка 413. Давление внутри второго патрубка 411 или третьего патрубка 413 поджимает первый уплотняющий профиль 519 и второй уплотняющий профиль 523 второго барьерного уплотнения 515 в целом радиально наружу, усиливая за счет этого уплотненное зацепление между вторым барьерным уплотнением 515 и вторым патрубком 411 и между вторым барьерным уплотнением 515 и третьим патрубком 413.
Как раскрыто в данном описании, первое барьерное уплотнение 501 и второе барьерное уплотнение 515 соответствуют барьерному уплотнению 101, показанному на фиг.1-3, за исключением конфигурации проходов для прохождения линий через первое барьерное уплотнение 501 и второе барьерное уплотнение 515. Первое барьерное уплотнение 501 образует проходы 529 и 531, которые выполнены с возможностью приема манжет 533 и 535 и выполнены с возможностью навинчивания на резьбу контргаек 537. Необходимо заметить, что для лучшего понимания на фиг.5 манжеты 533 и 535 и контргайки 537 показаны не в поперечном сечении. На фиг.6 показана конфигурация прохода 529, которая также соответствует конфигурации прохода 531.
Как показано на фиг.5, второе барьерное уплотнение 515 образует проход 539, который выполнен с возможностью навинчивания на резьбу соединителя 541. Второе барьерное уплотнение 515 дополнительно образует проход 543, который выполнен с возможностью размещения манжет 533 и 535 и с возможностью навинчивания на резьбу контргайки 537. Необходимо заметить, что соединитель 541, манжеты 533 и 535 и контргайка 537 для ясности показаны не в поперечном сечении. На фиг.7 показана конфигурация прохода 539. Конфигурация прохода 543 соответствует конфигурации прохода 529, показанной на фиг.6.
Необходимо заметить, что конкретные конфигурации проходов 529, 531, 539 и 543 представляют собой всего лишь примеры широкого разнообразия конфигураций, предусматриваемых настоящим изобретением. Подобные проходы могут быть выполнены, например, с возможностью работать с множеством различных типов герметизирующих линии элементов, таких как уплотнения с кольцами и контргайками, уплотнения с манжетами и контргайками, соединительные вставки и тому подобное. Более того, подобные проходы могут быть выполнены, например, с наличием уплотнительной резьбы, такой как трубная резьба, “автоклавная” резьба и тому подобное.
Первая линия 545 и вторая линия 547 проходят из скважины через оборудование 401 устья скважины, показанное на фиг.4, и через выпускную трубу 403 колонны, оснащенной контрольно-измерительным оборудованием. Первая линия 545 проходит через проход 529 первого барьерного уплотнения 501, манжеты 535 и 533 и контргайку 537, функционально связанные с первым барьерным уплотнением 501. Первая линия 545 далее проходит через проход 539 и соединитель 541. Вторая линия 547 проходит через проход 531 первого барьерного уплотнения 501, манжеты 535 и 533 и контргайку 537, функционально связанные с первым барьерным уплотнением 501. Вторая линия 547 далее проходит через проход 543 второго барьерного уплотнения 515, через манжеты 535 и 533 и контргайку 537, функционально связанные со вторым барьерным уплотнением 515.
Поверхности контакта между манжетами 533 и 535 и первым барьерным уплотнением 501 и поверхности контакта между манжетами 533 и 535, функционально связанными с первым барьерным уплотнением 501, и линиями 545 и 547, препятствуют протеканию текучих сред между первым патрубком 409 и вторым патрубком 411. Поверхность контакта между соединителем 541 и вторым барьерным уплотнением 515 и поверхности контакта между манжетами 533 и 535, функционально связанными со вторым барьерным уплотнением 515, и второй линией 547 препятствуют протеканию текучей среды между вторым патрубком 411 и третьим патрубком 413.
Как показано на фиг.5, проиллюстрированные варианты осуществления первого барьерного уплотнения 501 и второго барьерного уплотнения 515 образуют множество расположенных на одной линии отверстий 549 и 551. Соответствующие отверстия 123 и 125 лучше показаны на фиг.1-3. Установочные штыри 553 и 555 проходят из первого патрубка 409 в установочные отверстия 549 и 551 соответственно первого барьерного уплотнения 501 для выравнивания первого барьерного уплотнения 501 на первом патрубке 409. Установочные штыри 553 и 555 также проходят из второго патрубка 411 в установочные отверстия 549 и 551 соответственно второго барьерного уплотнения 515 для выравнивания второго барьерного уплотнения 515 на втором патрубке 411. Настоящим изобретением предусматриваются и другие средства для выравнивания барьерных уплотнений на патрубках или других подобных элементах. Более того, настоящее изобретение предусматривает барьерные уплотнения, которые не включают установочные отверстия или другие подобные установочные средства.
Необходимо заметить, что настоящее изобретение предусматривает любое количество барьерных уплотнений, таких как барьерные уплотнения 101, 501, 515 или аналогичные, встроенных в узел.
Конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, являются всего лишь иллюстративными, так как изобретение может быть модифицировано и использовано на практике в виде различных, но эквивалентных способов, очевидных квалифицированным специалистам в данной области. Кроме того, не предполагается ограничений деталей конструкции или внешнего вида, показанных в данном описании, за исключением описанных в формуле изобретения ниже. Вследствие этого, очевидно, что конкретные варианты осуществления, раскрытые выше, могут быть изменены или модифицированы, и все подобные варианты находятся в пределах объема правовых притязаний изобретения, определенных в формуле изобретения. Очевидно, что изобретение было описано и проиллюстрировано со значительными преимуществами. Несмотря на то что настоящее изобретение показано с ограниченным числом вариантов, оно не ограничено только данными формами, но может быть подвергнуто различным изменениям и модификациям.
1. Оборудование устья скважины, содержащее выпускную трубу, оснащенную контрольно-измерительным оборудованием колонны, содержащую первый патрубок, образующий уплотняющий профиль, второй патрубок, образующий уплотняющий профиль, барьерное уплотнение, расположенное между первым патрубком и вторым патрубком и содержащее перегородку, имеющую первый конец, второй конец и поверхность, проходящую между первым концом и вторым концом, и ребро, проходящее радиально наружу от поверхности перегородки и образующее первый уплотняющий профиль, проходящий от первой стороны ребра, и второй уплотняющий профиль, проходящий от второй стороны ребра, причем ребро образует множество расположенных на одной линии отверстий, и хомут, находящийся в зацеплении с первым патрубком и вторым патрубком для отклонения первого уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем первого патрубка и для отклонения второго уплотняющего профиля в уплотненное зацепление с уплотняющим профилем второго патрубка.
2. Оборудование по п.1, в котором ребро содержит первый выступ, образующий первый уплотняющий профиль, проходящий от первой стороны ребра, и второй выступ, образующий второй уплотняющий профиль, проходящий от второй стороны ребра.
3. Оборудование по п.1, в котором перегородка образует, по меньшей мере, один проход через нее для прохождения линий.
4. Оборудование по п.3, в котором участок перегородки, образующий, по меньшей мере, один проход, является, по меньшей мере, частично резьбовым.
5. Оборудование по п.3, в котором, по меньшей мере, один проход выполнен с возможностью размещения манжеты.
6. Оборудование по п.3, дополнительно содержащее, по меньшей мере, один герметизирующий линию элемент, соединенный с, по меньшей мере, одним проходом.
7. Оборудование по п.1, дополнительно содержащее множество установочных штырей, размещенных в установочных отверстиях и первом патрубке.
