колонная головка для герметизации устья скважины

Формула изобретения

Колонная головка для герметизации устья скважины, включающая корпус с фланцами, клиновую подвеску и пакерующий узел, состоящий из верхнего и нижнего нажимных колец, между которыми размещен уплотнитель, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена двумя опорными полукольцами и стяжными шпильками, опорные полукольца размещены под нижним нажимным кольцом с опорой на клиновую подвеску, верхнее и нижнее нажимные кольца выполнены в виде двух симметричных относительно друг друга разъемных полуколец, в полукольцах нижнего нажимного кольца жестко крепятся стяжные шпильки, в полукольцах верхнего нажимного кольца выполнены сквозные отверстия для прохождения через них стяжных шпилек, уплотнитель выполнен со сквозными отверстиями, аналогичными сквозным отверстиям верхнего нажимного кольца, и разрезан в одном месте по всей высоте под углом 45°, при этом места соединения полуколец верхнего и нижнего нажимных колец смещены относительно друг друга на 90°, а место разреза уплотнителя - на 45° относительно любого из нажимных колец.

Описание изобретения к патенту

Колонная головка относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин, в частности, при ликвидации межколонных газопроявлений или открытых газовых фонтанов.

При ликвидации межколонных газопроявлений, связанных с негерметичностью пакерующего узла колонных головок, и, особенно, при ликвидации открытых фонтанов из-за невозможности замены негерметичного пакерующего узла через вырывающуюся из ствола скважины струю газа или пламени производится полный демонтаж устьевого оборудования с отрезкой всех колонн. На эксплуатационной колонне устанавливается базовый разъемный фланец типа ФР, на котором монтируется противовыбросовое оборудование. После глушения скважины производится демонтаж противовыбросового оборудования и установка на устье новой колонной головки с последующей обвязкой всех колонн.

Известна колонная головка для герметизации устья скважины, включающая корпус с фланцами, клиновую подвеску и пакерующий узел, состоящий из верхнего и нижнего нажимных колец, между которыми размещен уплотнитель [Радковский В.И. и др. Оборудование и инструмент для предупреждения и ликвидации фонтанов: Справочник. - М.: Недра, 1996. - С.83-84].

Недостатком колонной головки является невозможность замены пакерующего узла при открытом фонтане и большая трудоемкость монтажа-демонтажа колонной головки.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в возможности замены пакерующего узла при открытом фонтане и в снижении трудоемкости монтажа-демонтажа колонной головки.

Технический результат достигается тем, что в известной колонной головке для герметизации устья скважины, включающей корпус с фланцами, клиновую подвеску и пакерующий узел, состоящий из верхнего и нижнего нажимных колец, между которыми размещен уплотнитель, в отличие от прототипа она дополнительно снабжена двумя опорными полукольцами и стяжными шпильками, опорные полукольца размещены под нижним нажимным кольцом с опорой на клиновую подвеску, верхнее и нижнее нажимные кольца выполнены в виде двух симметричных друг относительно друга разъемных полуколец, в полукольцах нижнего нажимного кольца жестко крепятся стяжные шпильки, в полукольцах верхнего нажимного кольца выполнены сквозные отверстия для прохождения через них стяжных шпилек, уплотнитель выполнен со сквозными отверстиями, аналогичными сквозным отверстиям верхнего нажимного кольца, и разрезан в одном месте по всей высоте под углом 45 градусов, при этом места соединения полуколец верхнего и нижнего нажимных колец смещены друг относительно друга на 90 градусов, а место разреза уплотнителя - на 45 градусов относительно любого из нажимных колец.

На фиг.1 показана заявляемая колонная головка, на фиг.2 - пакерующий узел в собранном виде, на фиг.3 - пакерующий узел, вид сверху.

Колонная головка состоит из корпуса 1 с фланцами, клиновой подвески 2, пакерующего узла, состоящего из резинового Н-образного уплотнителя 3, верхнего 4 и нижнего 5 нажимных колец, двух опорных полуколец 6, стяжных шпилек 7 с гайками 8. Верхнее 4 и нижнее 5 нажимные кольца выполнены в виде двух симметричных друг относительно друга разъемных полуколец. В полукольцах нижнего нажимного кольца 5 жестко, например сваркой или иным способом, крепятся стяжные шпильки 7. В полукольцах верхнего нажимного кольца 4 выполнены сквозные отверстия для прохождения через них стяжных шпилек 7. Уплотнитель 3 выполнен со сквозными отверстиями, аналогичными сквозным отверстиям верхнего нажимного кольца 4 и для обеспечения сборки разрезан в одном месте по всей высоте под углом 45 градусов.

Монтаж колонной головки осуществляется следующим образом.

После спуска и цементирования кондуктора на него навинчивают корпус 1 колонной головки. После окончания бурения под эксплуатационную колонну и спуска в скважину обсадной колонны 9 на ее верхней трубе, подвешенной на талевой системе, собирают клиновую подвеску 2 и опускают ее во внутреннюю полость колонной головки. Клиновая подвеска 2 состоит из трех клиньев, соединенных между собой шарнирами и имеющих синхронное перемещение. Клиновая подвеска 2 под собственным весом скользит по обсадной колонне 9 и занимает свое место в корпусе 1 колонной головки. Обсадную колонну 9 сажают на клинья клиновой подвески 2. Верхнюю трубу обсадной колонны 9 отрезают на высоте 120 мм от верхнего фланца корпуса 1 колонной головки.

Во внутреннюю полость колонной головки в расточку под пакерующий узел с обеих сторон обсадной колонны 9 устанавливают с опорой на клиновую подвеску 2 два опорных полукольца 6 с закрепленными на них двумя полукольцами нижнего нажимного кольца 5. При этом толщину опорных полуколец выбирают в зависимости от глубины расположения клиновой подвески 2 в корпусе 1 колонной головки, что обеспечивает более надежную опору пакерующего узла в колонной головке и облегчает его сборку.

Затем, пропуская через стяжные шпильки 7, устанавливают на нижнем нажимном кольце 5 уплотнитель 3 и два полукольца верхнего нажимного кольца 4. При этом места соединения 10 полуколец верхнего 4 и нижнего 5 нажимных колец смещены друг относительно друга на 90 градусов, а место разреза уплотнителя 11 - на 45 градусов относительно любого из нажимных колец.

Стягивают смонтированное устройство гайками 8 с помощью специального ключа, так как пакерующий узел размещается ниже фланца корпуса 1 колонной головки и не выступает над ним.

После установки в колонной головке уплотнительного узла на ней монтируют фонтанную арматуру, производят опрессовку колонной головки вместе с эксплуатационной колонной и передают ее в дальнейшую эксплуатацию. В случае ликвидации газопроявлений или открытого фонтана на колонной головке монтируют необходимое устьевое оборудование и приступают к работам по глушению скважины или ликвидации газопроявлений.

Предлагаемая колонная головка более надежна по сравнению с аналогичными устройствами, так как обеспечивает замену пакерующего узла при открытом фонтане, что позволяет снизить степень загрязнения окружающей природной среды газообразными и жидкими углеводородами при их выбросе через негерметичное устье скважины, который может достигать более 10 млн.м³ /сут, уменьшить невосполнимый материальный ущерб от потери природного сырья.