устройство устьевого оборудования скважин

Формула изобретения

Устройство устьевого оборудования скважин, содержащее соединяемые элементы в виде трубной головки, выполненной с возможностью соединения с крестовиной колонной головки по посадочному конусу, и колонной головки, задвижки и уплотнительные кольца, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно упругими уплотнительными кольцами, установленными в кольцевых канавках, выполненных на торцах соединяемых элементов устройства для обеспечения качества герметизации, и быстроразъемными соединениями в виде соединительного резьбового кольца с опорными буртиками, выполненными на внутренней его поверхности для взаимодействия с разрезными кольцевыми опорными вкладышами, установленными в кольцевых канавках, выполненных на наружных поверхностях соединяемых элементов устройства, в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями крестовины колонной головки и трубной головки, на буртике трубной головки расположены последовательно упругое уплотнительное кольцо, втулка с боковыми отверстиями для протока откачиваемой жидкости из центрального и бокового отверстий трубной головки в патрубок крестовины колонной головки, второе упругое уплотнительное кольцо и нажимное кольцо, взаимодействующее с накидной гайкой, образующей с крестовиной колонной головки резьбовую пару.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, к устройствам устьевого оборудования скважин.

Известны устройства устьевого оборудования скважин, содержащие кондуктор, колонную головку, крестовину колонной головки, трубную головку и елку с задвижками на струнах [2].

Недостатком известных устройств является сложность конструкции и большая металлоемкость.

Известно устройство устьевого оборудования скважин содержащее соединительные элементы в виде трубной головки, выполненной с возможностью соединения с крестовиной колонной головки по посадочному конусу и колонной головки, задвижки и уплотнительные кольца [1].

Известное устройство устьевого оборудования скважин имеет недостаточное качество герметизации, большую элементную базу и недостаточно надежно в процессе эксплуатации.

Решение технической задачи достигается тем, что устройство устьевого оборудования скважин снабжено дополнительно упругими уплотнительными кольцами, установленными в кольцевых канавках, выполненных на торцах соединяемых элементов устройства для обеспечения качества герметизации, и быстроразъемными соединениями в виде соединительного резьбового кольца с опорными буртиками, выполненными на внутренней его поверхности, для взаимодействия с разрезными кольцевыми опорными вкладышами, установленными в кольцевых канавках, выполненных на наружных поверхностях соединяемых элементов устройства, в кольцевом зазоре между цилиндрическими поверхностями крестовины колонной головки и трубной головки, на буртике трубной головки расположены последовательно упругое уплотнительное кольцо, втулка с боковыми отверстиями для протока откачиваемой жидкости из центрального и бокового отверстий трубной головки в патрубок крестовины колонной головки, второе упругое уплотнительное кольцо и нажимное кольцо, взаимодействующее с нажимной гайкой, образующей с крестовиной колонной головки резьбовую пару.

На чертеже изображено устройство устьевого оборудования скважин, общий вид.

Устройство кабельного ввода и перепускного клапана на чертеже не показано.

Устройство содержит колонную головку 1, крестовину колонной головки 2, трубную головку 3, задвижку 4, вкладыши 5, 11, гайки 6, 12, упругие уплотнительные кольца 7, 9, металлическое уплотнительное кольцо 8, промежуточное резьбовое кольцо 10, накидную гайку 13, нажимное кольцо 14, упругие уплотнительные кольца 15, 17, втулку с боковыми отверстиями 16, накидное соединительное резьбовое кольцо с опорным буртиком 18, вкладыш 19, упругие уплотнительные кольца 20, 22, металлическое уплотнительное кольцо 21, соединительное резьбовое кольцо с опорным буртиком 23, вкладыш 24.

Монтаж элементов устройства устьевого оборудования скважин выполняется следующим образом.

На колонную головку 1 устанавливается крестовина колонной головки 2 через упругие уплотнительные кольца 20, 22 и металлическое уплотнительное кольцо 21, установленных кольцевых канавках, выполненных на торцах соединяемых элементов устройства.

В кольцевой паз на наружной поверхности колонной головки 1 под соединительное резьбовое кольцо с опорным буртиком 23 устанавливаются вкладыши 24, а в кольцевой паз на наружной поверхности крестовины колонной головки 2 устанавливаются вкладыши 19 на накидное соединительное резьбовое кольцо с опорным буртиком 18.

Быстроразъемное соединение, выполненное в виде резьбовых колец с опорными буртиками 18, 23, свинчивается, и через уплотнительные кольца 20, 22, металлическое уплотнительное кольцо 21, расположенные в уплотнительных канавках, обеспечивается герметизация соединяемых элементов 1, 2.

Перед спуском последней трубы в колонне НКТ (насосно-компрессорные трубы) на нее навинчивается трубная головка 3, которая вставляется в крестовину колонной головки 2 и разгружается на посадочный конус.

Герметичность между затрубным пространством и подвеской насосно-компрессорных труб обеспечивается совместно через упругие уплотнительные кольца 15, 17, втулку 16 с боковыми отверстиями для протока жидкости или газа, нажимное кольцо 14 и накидную гайку 13, свинчиваемой с крестовиной трубной головки 2.

После закрепления трубной головки 3 с подвеской насосно-компрессорных труб и ее герметизации на трубную головку устанавливают задвижку 4.

Герметичность между трубной головкой 3 и задвижкой 4 обеспечивается совместно через упругие уплотнительные кольца 7, 9 установленные в торцевых канавках металлического уплотнительного кольца 8, уплотнительные канавки, промежуточное резьбовое кольцо 10, вкладыши 5, 11, гайки 6, 12, свинчиваемые при небольшом усилии и фиксации (на чертеже не изображено).

На задвижку 4 устанавливают лубрикатор для исследования и обслуживания скважин или дополнительные задвижки (на чертеже не показано).

В сравнении с широко известной базовой фонтанной арматурой [1], [2], эксплуатируемой на месторождениях Российской Федерации и за рубежом предложенное устройство является новым, с более широкими функциональными возможностями.

Базовое устройство устьевого оборудования имеет технически не обоснованные габаритно-массовые характеристики.

Для базового устройства необходимы усилия при монтаже и демонтаже для обтяжки фланцевых соединений, требующих завышенных коэффициентов запаса прочности из-за неравномерности по нагрузкам резьбовых шпилечных соединений.

Наличие металлических уплотнительных колец в базовом устройстве приводит к преждевременному выводу из эксплуатации устьевое оборудование из-за электрохимической коррозии уплотнительных поверхностей колец и канавок фланцев.

Базовое устройство не отвечает современным требованиям промышленной экологической безопасности и требованиям пожаробезопасности из-за постоянных утечек нефтепродуктов через соединения.

По своей компоновке базовые устройства, применяемые как в Российской Федерации так и за рубежом имеют литые детали и сварные узлы, обладающие микрораковинами и микротрещинами, отрицательно влияющие на герметичность в процессе эксплуатации оборудования.

При ремонте скважин базовому устьевому оборудованию требуется восстановительный ремонт поверхностей, обеспечивающих герметичность из-за одноразового использования металлических уплотнительных колец.

Для базового оборудования в процессе монтажа и демонтажа на скважинах расходуется большое количество непроизводительного времени из-за сложности и громоздкости конструкции.

Для базового оборудования в зимнее время необходимо обогревать струну с клапаном сброса давления из затрубья в нефтесбор.

Предложенное устройство устьевого оборудования скважин обладает новыми положительными признаками, существенно отличающего устройства от известных.

Габаритно-массовые характеристики меньше в 2-3 раза.

В связи с отсутствием фланцевых соединений и наличием вторичного уплотнения лекгодеформируемых колец усилия соединения меньше в несколько раз.

При электрохимической коррозии и повреждений металлических поверхностей вторичное уплотнение обеспечивает надежность и качество герметизации.

Вторичное уплотнение с упругими уплотнительными кольцами создает условия для многоразового монтажа и демонтажа без восстановительного ремонта оборудования с высокой надежностью герметизации качеством.

Новая компоновка устройства не имеет литых деталей и сварных узлов, что улучшает эксплуатационные характеристики и увеличивает долговечность.

Благодаря простоте конструкции и технологичности изготовления устройства сборочные операции упрощаются.

Техническое решение задачи воплощенные в предлагаемые устройства устьевого оборудования являются современными и отвечают жестким требованиям промышленной экологической безопасности, требованиям пожаробезопасности и требованиям безопасного ведения работ на нефтегазодобывающих промыслах.

Предложенное устройство устьевого оборудования скважин многовариантно при новом проектировании позволяет легко встроить в крестовину колонной головки клапанное устройство, а в трубной головке разместить устройство кабельного ввода.

На место задвижки можно установить сальниковое устройство уплотнения штока станка-качалки.

Типовое предложенное устройство устьевого оборудования используют для фонтанирующих скважин, для нагнетательных скважин и скважин с механической добычей.

Устройство устьевого оборудования скважин взаимозаменяемое, что дает возможность использовать в производстве на различных скважинах оборудованных электроцентробежными насосами или штанговыми насосами со станком-качалкой.

Авторы считают, что предложенное устройство устьевого оборудования по своим технико-экономическим показателям превосходит зарубежные аналоги и является конкурентно-способным.

По мнению авторов предложенное изобретение необходимо патентовать за рубежом.

Пример исполнения устройства характеризуется следующими параметрами:

- колонная головка для эксплуатационных труб 146 и 168;

- для труб НКТ 3", 2,5", 2";

- проход центрального отверстия 65 мм;

- крестовина колонной головки - труба 245 мм;

- высота крестовины колонной головки около 350 мм;

- высота трубной головки 250 мм;

- длина задвижки около 170 мм;

- вес устройства без колонной головки около 220 кг;

- металлические кольца с вторичными упругими уплотнениями согласно акта испытания колец рассчитаны на давление МПа 35,0.

Использование предложенного устройства на нефтегазодобывающих промыслах даст положительный экономический эффект за счет низкой цены изделия, долговечности и надежности.

Источники информации

1. SU 595485 A, (Татарский НИ и ПКИ Нефтяного Машиностроения), 22.03.1978, прототип.

2. RU 2118441 C1, 27.08.1998.