Устройство для герметизации устья нефтяных скважин

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (ц 5063I2

Союз боветскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 12.04.71 (21) 1645651/22-3 (23) Приоритет — (32) 13.04.70 (31) 27947 (33) США

Опубликовано 05.03.76. Бюллетень № 9 (51) М. Кл.з Е 21В 33, 06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 622.245.7 (088,8) Дата опубликования описания 05.05.76 (72) Автор изобретения

Иностранец

Адо Никола Вуязинович (Югославия) Иностранная фирма

«Зе Шаффер Дивижн ОФ 3Е Ракер Компани» (США) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ

H ЕФТЯ Н ЫХ СКВА)КИ Н

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве герметизатора устья нефтяных скважин, предохранителя от выбросов, уплотнения маслосборников.

Известны устройства для герметизации устья нефтяных скважин, содержащие корпус, кожух с изогнутой внутренней поверхностью и осевым каналом, герметизирующий элемент, размещенный в кожухе и имеющий изогнутую внешнюю поверхность, перемещающиеся средства, выполненные в виде радиально размещенных металлических сегментов, внешняя поверхность которых сопряжена с внутренней поверхностью кожуха, и поршень.

Цель изобретения — повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что сегменты в нижней части выполнены со срезом и образуют с изогнутой внутренней поверхностью кожуха кольцевой паз, в котором размещен герметизирующий элемент.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в открытом положении, поперечный разрез; на фиг. 2 — частичный разрез по А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — частичная вертикальная проекция в поперечном разрезе в закрытом положении, вокруг колонны буровых штанг; на фиг. 4 — то же, без колонны буровых штанг; на фиг. 5 — металлические перемещающиеся средства.

Устройство для герметизации устья скважины состоит из кожуха 1 с изогнутой внутренней поверхностью (предпочтительно сферической) и корпуса 2, которые скрепляются друг с другом множеством болтов 3.

В верхней и нижней частях кожуха выполнены соосно выравненные каналы 4 и 5, через

10 которые проходит колонна буровых штанг 6.

Верхняя часть кожуха 1 имеет изогнутую внутреннюю поверхность 7, предпочтительно сферической формы. Устройство включает уплотнительный элемент 8, выполненный из уп15 ругого материала, такого как натуральный или синтетический каучук и содержащий осевой канал диаметр которого приблизительно равен диаметру каналов 4 и 5, а наружняя поверхность имеет изогнутую форму.

20 Уплотнительный элемент 8 включает множество радиально размещенных перемещающихся средств 9, выполненных в виде стальных сегментов, скользящим движением взаимодействующих с изогнутой внутренней по25 верхностью кожуха для преобразования осевого движения поршня 10 в обращенное внутрь движение качения уплотнительного элемента.

Металлические перемещающиеся средства 9 (фиг. 5) включают основание 11, ребро 12 и

30 изогнутую плиту 13. Наружная поверхность

506312

14 изогнутой плиты является предпочтительно частью сферы и взаимодействует с изогнутой внутренней поверхностью верхней части кожуха с тем, чтобы образовать поверхность скольжения металла по металлу во время обращенного внутрь закрывающего действия уплотнительного элемента. Изогнутая плита перемещающихся средств находится на некотором расстоянии от основания, обеспечивая тем самым образование непрерывной полосы упругого материала между низом изогнутой плиты и верхом основания 11. Эта непрерывная полоса упругого материала 15 образует периферическое уплотнение, соприкасающееся с изогнутой внутренней, поверхностью 15 верхней части кожуха и обеспечивает лучшее закрытие уплотнительного элемента.

Основание 11 перемещающихся средств преобразует вертикальное движение поршня 10 в обращенное внутрь движение качения всего 20 уплотнительного элемента вцелом, путем передачи силы поршня через ребро и изогнутые плиты. Перемещающиеся средства и уплотнительный элемент не имеют сцепления с поршнем, а только опираются на него, обеспечивая 25 тем самым легкую замену уплотнительного элемента путем простого снятия верхней части кожуха. Нижняя часть уплотнительного элемента свободна от металла и ввиду того, что уплотнительный элемент не соединяется с 30 поршнем, она легко и эластично приспосабливается к изменениям конфигурации колонны буровых штанг.

Уплотнительный элемент обладает самооткрывающейся способностью. Сила, создавае- 35 мая потенциальной энергией сжатых упругих уплотнительных элементов 8, достаточна для обеспечения полного возвращения уплотнительного элемента в открытое положение после понижения регулирующего давления в тру- 40 бопроводе 16. Таким образом, требуется лишь один гидравлический трубопровод для приведения в действие поршня, когда операция проводится на суше.

Для применения на морском дне требуют- 45 ся два гидравлических трубопровода для уравновешивания сил, действующих на поршень и являющихся результатом гидростатического напора в регулирующих трубопроводах. С этой целью предусмотрен вкладыш 17 50 с уплотнениями, герметично перекрывающий пространство над поршнем и допускающий подачу жидкости в надпоршневое пространство по трубопроводу 18.

Конструкция устройства позволяет уменьшить величину регулирующего давления для закрытия уплотнителя при его работе в погруженном на морское дно состоянии, так как гидростатический напор бурового раствора содействует закрытию уплотнителя.

При необходимости герметизации устья жидкость вводится в трубопровод 16 и вызывает движение поршня вверх, принуждая изогнутые плиты 13 скользящим движением двигаться вдоль внутренней изогнутой поверхности кожуха и преобразуя осевое движение в обращенное внутрь движение качения и заставляя уплотнительный элемент занять положение герметизации канала скважины, содержащего или не содержащего колонну буровых штанг. Для открытия устройства в буровой установке на суше давление в трубопроводе 16 отпускается и «пружинящая сила» сжатого упругого элемента оказывает достаточное давление на поршень, чтобы обеспечить возвращение уплотнительного элемента в открытое положение. Для применения на морском дне поршень может быть отведен назад подачей давления жидкости через трубопровод 18.

Формула изобретения

Устройство для герметизации устья нефтяных скважин, содержащее корпус, кожух с изогнутой внутренней поверхностью и осевым каналом, герметизирующий элемент, размещенный в кожухе и имеющий изогнутую внешнюю поверхность, перемещающиеся средства, выполненные в виде радиально размещенных металлических сегментов, внешняя поверхность которых сопряжена с внутренней поверхностью кожуха, и поршень, о т л и ч а ющееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, сегменты в нижней части выполнены со срезом и образуют с изогнутой внутренней поверхностью кожуха кольцевой паз, в котором размещен герметизирующий элемент.

Фиг 5

4 иг 4

Составитель И. Кепке

Текред А, Камышникова Корректор Т. Добровольская

Редактор С. Титова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 942/15 Изд. № 261 Тираж 690 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5