Самоуплотняющее под давлением радиальное уплотнение

САМОУПЛОТНЯЮЩЕЕ ПОД ДАВЛЕНИЕМ РАДИАЛЬНОЕ УПЛОТНЕНИЕ(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ХАЙДРИЛ ЮЭсЭй МЭНЬЮФЭКЧУРИНГ ЭлЭлСи (US) Беркенхофф Майкл Уэйн (US) Представитель: Узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения для уплотняющего сцепления крышки в канале. Узел уплотнения включает в себя поверхность радиального уплотнения,поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой предварительной нагрузки. Узел уплотнения поджимается к продольной стенке и отжимается от радиальной стенки канавки радиального уплотнения, когда давление в зоне высокого давления увеличивается. 014346 Область техники изобретения Настоящее изобретение, в общем, относится к противовыбросовым превенторам, используемым в нефтяной и газовой промышленности. Конкретно, настоящее изобретение относится к противовыбросовым превенторам с новым узлом уплотнения для обеспечения уплотнения между зонами высокого давления и низкого давления. Предществующий уровень техники изобретения Управление скважиной является важным аспектом разведки нефти и газа. При бурении скважины,например, должны быть установлены предохранительные устройства для предотвращения травм персонала и повреждения оборудования в результате непредвиденных событий, связанных с буровыми работами. Бурение скважин включает в себя проходку различных подземных геологических структур или"слоев". Периодически, ствол скважины должен проходить слой с пластовым давлением, существенно превышающим давление, поддерживаемое в стволе скважины. Когда такое происходит, про скважину говорят, что в ней происходит резкое повышение давления. Увеличение давления, в общем, создается притоком пластовых текучих сред (которые могут представлять собой жидкость, газ или их комбинацию) в ствол скважины. Относительно высокое давление распространяется от точки входа в ствол скважины к устью (от области высокого давления к области низкого давления). Если предоставить возможность высокому давлению достичь поверхности, то буровой раствор, скважинные инструменты и другие бурильные конструкции может выбросить из ствола скважины. Результатом, таких "выбросов" может быть катастрофическое разрушение бурового оборудования (включющего в себя, например, буровую установку) и тяжелые травмы и гибель персонала буровой бригады. Вследствие риска выбросов устройства, известные как противовыбросовые превенторы, устанавливаются над устьевой арматурой на поверхности земли или на морском дне в устройствах глубоководного бурения для эффективного уплотнения ствола скважины, пока не будут предприняты действенные меры по контролю увеличения давления. Противовыбросовые превенторы могут активироваться для адекватного контроля увеличения давления и его "выкачивания из системы при циркуляции". Существует несколько типов противовыбросовых превенторов, наиболее распространенными из которых являются универсальные противовыбросовые превенторы и плашечные противовыбросовые превенторы. С этого момента дополнительно более подробно будут рассматриваться плашечные противовыбросовые превенторы. На фиг. 1 показан пример плашечного противовыбросового превентора 100. Плашечный противовыбросовый превентор 100 обычно включает в себя корпус 102 и по меньшей мере две противоположно расположенные крышки 104. Крышки 104 могут крепиться к корпусу 102, например, болтами и/или на петлях, чтобы можно было убрать крышку 104 для техобслуживания. Альтернативно, как показано на фиг. 1, крышки 104 могут крепиться к корпусу 102 с использованием радиального замкового механизма 106, обеспечивающего возможность скольжения и вращения крышки 104, когда это необходимо для техобслуживания. В каждой крышке 104 находится в зацеплении приводимая в действие поршнем плашка 108. Обычно, плашки 108 представляют собой трубные или универсальные плашки под несколько диаметров труб,которые, когда приводятся в действие, перемещаются для сцепления и охвата бурильной трубы и/или скважинных инструментов для уплотнения ствола скважины, срезающие плашки, которые, когда приводятся в действие, перемещаются для сцепления и перерезания любой бурильной трубы и/или скважинных инструментов в стволе скважины, или глухие плашки которые, когда приводятся в действие, перемещаются для сцепления и закрытия ствола скважины при отсутствии в нем бурильной трубы. Плашки 108 могут размещаться противоположно друг другу вдоль оси 112 и могут уплотняться друг к другу вблизи центра ствола 110 скважины. Более объемное рассмотрение плашечных противовыбросовых превенторов и уплотнения высокого давления дано в патенте США 6554247, выданном Berckenlioff, переуступленном патенообладателю настоящего изобретения и полностью включенном в данный документ путем ссылки. Как и любой другой инструмент, используемый в бурении нефтяных и газовых скважин, противовыбросовые превенторы должны герметизироваться и крепиться для предотвращения потенциальной опасности для окружающей среды и персонала. Например, плашечные противовыбросовые превенторы могут включать в себя уплотнения высокого давления между крышками и корпусом противовыбросового превентора для предотвращения протечек текучих сред. Во многих случаях уплотнения высокого давления представляют собой эластомерные уплотнения и должны регулярно проверяться для гарантии того, что эластомерные компоненты не разрезаны, не имеют остаточных деформаций или повреждений,например, в результате химической реакции с буровой текучей средой в стволе скважины. Как показано на фиг. 2 указанного патента, пример плашечного противовыбросового превентора 200 включает в себя держатель 202 торцевого уплотнения высокого давления для уплотнения между крышкой 104 и корпусом 102. Держатель 202 торцевого уплотнения расположен в канавке 204, выполненной в крышке 104 вокруг оси 112. Держатель 202 торцевого уплотнения включает в себя два эластомерных кольцевых уплотнения 206, 208 круглого сечения и смещающий механизм 210. Кольцевые уп-1 014346 лотнения 206, 208 круглого сечения уплотняюще сцепляют поверхности корпуса 102 и крышки 104, в то время как смещающий механизм 210 смещает держатель 202 торцевого уплотнения от крышки 104 к корпусу 102. Одной проблемой с уплотнением данного типа является то, что может оказаться необходимым увеличение корпуса и крышки противовыбросового превентора для размещения торцевого уплотнения. Например, держатель 202 торцевого уплотнения удерживается в торцевой поверхности 212 крышки 104 для уплотнения к корпусу 102. Это требует от крышки 104 (и соответственно корпуса 102) увеличения радиального размера для содержания торцевого узла 104 уплотнения 104 по сравнению с тем, который может быть необходимым для радиального уплотнения. Дополнительно к этому, торцевые уплотнения могут быть более подвержены потере целостности уплотнения. Например, при уплотнении по изъянам и дефектам (например, царапинам, углублениям, абразивному снашиванию) в поверхностях уплотнения, торцевые уплотнения могут быть более подвержены протечкам, по уплотнению. На фиг. 3 А схематично показан пример радиального уплотнения 302. Фиг. 3 А представлена в патенте США 3887198 (выдан McClure и др. и полностью включен в данный документ путем ссылки). Радиальное уплотнение 302 расположено в канавке 306 штока 304 и осуществляет уплотнение между штоком 304 и корпусом 308. Текучая среда F входит через зазор 310 между штоком 304 и корпусом 308 в канавку 306. Текучая среда F входит под высоким давлением и поджимает радиальное уплотнение 302 для уплотненяющего сцепления с другим зазором 312 между штоком 304 и корпусом 308. Аналогично, в другом схематичном примере, показанном на фигуре 3 В, радиальное уплотнение 302 может дополнительно включать в себя кольцо 314 для обеспечения радиального разноса радиального уплотнения 302 между корпусом 308 и штоком 304. Фигура 3 В представлена в патенте США 3970321 (выдан Dechavanne и полностью включен в данный документ путем ссылки). Проблема данных типов узлов уплотнения,однако, может относиться к неспособности уплотнения осуществлять уплотнение при низких давлениях. Например, под низким давлением радиальное уплотнение 302 может не иметь достаточно текучей средыF для давления на радиальное уплотнение 302 и его поджатия в уплотняющее сцепление с зазором 312. На фиг. 4 показан другой пример плашечного противовыбросового превентора 400, включающего в себя радиальное уплотнение 408. Радиальное уплотнение 408 расположено в канавке 406, выполненной в крышке 404 вокруг оси 112. Упор 407 используется для удержания радиального уплотнения 408 в канавке 406. Радиальное уплотнение 408 осуществляет уплотнение между крышкой 404 и корпусом 402. Радиальное уплотнение 408 включает в себя многочисленные кольца 410, которые могут создавать конструктивное опирание радиального уплотнения 408. Проблема радиальных уплотнений состоит в том, что под высоким давлением корпус 402 может расширяться вокруг оси 112, в то время как крышка 404 остается сравнительно стабильной по размеру. При таком условии радиальное уплотнение 408 может быть неспособным к созданию эффективного уплотнения между корпусом 402 и крышкой 404. Соответственно, существует необходимость создания узла уплотнения для обеспечения уплотнения между поверхностями при высоком давлении без ухудшения уплотнения при низком давлении. Сущность изобретения В одном аспекте настоящего изобретения создано устройство для изоляции зоны высокого давления от зоны низкого давления, содержащее крышку, сцепленную в канале вдоль по оси, канавку радиального уплотнения, размещенную в крышке или канале и содержащую радиальную стенку и продольную стенку, и узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения. Узел уплотнения содержит поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой предварительной нагрузки, и опорное кольцо, примыкающее к продольной стенке и, по меньшей мере, частично связанное с узлом уплотнения. По меньшей мере, участок поверхности подвода давления и поверхности радиального уплотнения являются радиально предварительно нагруженными и по меньшей мере участок поверхности осевой предварительной нагрузки и поверхность осевого уплотнения являются аксиально предварительно нагруженными. В другом аспекте варианты осуществления, раскрытые в данном документе, относятся к узлу уплотнения, расположенному в канавке радиального уплотнения для уплотняющего сцепления крышки в канале. Узел уплотнения содержит поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой преднагрузки, опорное кольцо, по меньшей мере, частично связанное и примыкающее к поверхности осевого уплотнения, и по меньшей мере один подвод давления для обеспечения сообщения между зоной высокого давления и поверхностью подвода давления. Поверхность радиального уплотнения уплотняюще сцепляется с каналом и поверхность осевого уплотнения уплотняюще сцепляется с продольной стенкой канавки радиального уплотнения. Дополнительно узел уплотнения поджимается к продольной стенке и отжимается от радиальной стенки канавки радиального уплотнения, когда давление в зоне высокого давления увеличивается. В другом аспекте создан узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения для уплотняющего сцепления крышки в канале. Узел уплотнения содержит держатель уплотнения, поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой предварительной нагрузки, уплотняющий элемент, расположенный на поверхности радиального уплотнения, и уплотняющий элемент, расположенный на поверхности осевого уплотнения. Уплотняющий элемент, расположенный на поверхности радиального уплотнения, уплотняюще сцепля-2 014346 ется с каналом и уплотняющий элемент, расположенный на поверхности осевого уплотнения уплотняюще сцепляется с продольной стенкой канавки радиального уплотнения. Дополнительно, узел уплотнения поджимается к продольной стенке и отжимается от радиальной стенки канавки радиального уплотнения,когда давление в зоне высокого давления увеличивается. Другие аспекты и преимущества изобретения должны стать ясными из следующего описания и прилагаемой формулы изобретения. Краткое описание чертежей На фиг. 1 показан изометрический вид известного плашечного противовыбросового превентора. На фиг. 2 показан вид сечения известного держателя уплотнения высокого давления, расположенного между крышкой и корпусом противовыбросового превентора плашечного противовыбросов превентора. На фиг. 3 А показан вид сечения известного уплотнения высокого давления, расположенного в канавке вокруг штока. На фигуре 3 В показан вид сечения известного уплотнения высокого давления с кольцом для уплотнения вокруг штока. На фиг. 4 показан вид сечения известного уплотнения, расположенного между крышкой и корпусом плашечного противовыбросового превентора. На фиг. 5 А показан вид сечения узла уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5 В показан изометрический вид узла уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 6 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения,согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 7 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения,согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 8 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения под низким давлением, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения под высоким давлением, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 10 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 11 показан вид сечения узла уплотнения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 12 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 13 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 14 показан вид сечения узла уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 15 показан вид сечения узла уплотнения, расположеного в канавке радиального уплотнения, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Подробное описание В одном аспекте в вариантах осуществления, раскрытых в данном документе, создано устройство уплотнения между зонами высокого давления и низкого давления. В другом аспекте в вариантах осуществления, раскрытых в данном документе, создано устройство уплотнения между крышкой каналом плашечного противовыбросового превентора. Дополнительно в другом аспекте в вариантах осуществления, раскрытых в данном документе, создано уплотняющее устройство для уплотнения между крышкой и каналом плашечного противовыбросового превентора как под высоким давлением, так и под низким давлением. На фиг. 5 А и 5 В показан узел 500 уплотнения согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 5 А показано сечение всего узла 500 уплотнения, показанного на фиг. 5 В. На фиг. 5 В узел уплотнения показан имеющим овальную форму, которая может использоваться вокруг крышки плашечного противовыбросового превентора, но специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной формой. Например, в другом варианте осуществления узел уплотнения может иметь круглую форму. Узел 500 уплотнения включает в себя тело 504 уплотнения с опорным кольцом 502, по меньшей мере, частично связанным с ним. В одном варианте осуществления только участок опорного кольца 502 может быть связан с узлом 500 уплотнения. Альтернативно, в другом варианте осуществления все опорное кольцо 502 может быть связано с узлом 500 уплотнения. В любом случае опорное кольцо 502 может быть связано с узлом 500 уплотнения любым известным средством, включая в себя, но не ограничиваясь этим, склеивание и вулканизацию. Узел 500 уплотнения дополнительно включает в себя поверхность 506 радиального уплотнения, поверхность 508 осевого уплотнения, поверхность 510 подвода и осевую по-3 014346 верхность 512 предварительной нагрузки. В одном варианте осуществления поверхность 510 подвода давления может включать в себя разгрузочную канавку 514 поверхности подвода. В другом варианте осуществления осевая поверхность 512 предварительной нагрузки может включать в себя разгрузочную канавку 516 осевой поверхности предварительной нагрузки. Дополнительно узел 500 уплотнения может содержать любой известный вязкоупругий материал (например, резину, эластомеры). Дополнительно к этому опорное кольцо 502 может содержать любой известный металлический материал (например, сталь,титан), в дополнение к любой термопластичной или термоотверждающейся смоле и армированию известного материала (например, эпоксид с углеродным волокном или стекловолокном). На фиг. 6 показано сечение узла 500 уплотнения, расположенного между каналом 604 и крышкой 602, согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Крышка 602 сцепляется с каналом 604 вокруг оси 600 так, что узел 500 уплотняюще сцепляется с каналом 604 для изоляции зоны 605 высокого давления от зоны 606 низкого давления. Хотя варианты осуществления настоящего изобретения описаны в данном документе в условиях применимости для устройства противовыбросового превентора, рядовым специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение может использоваться в любом практическом применении для уплотнения, герметичного под давлением. По этой причине термины "крышка" и "канал" используются в общем плане и их не следует ограничивать применением в противовыбросовом превенторе. Поэтому термин "крышка" может использоваться для описания охватываемой части и термин "канал" может использоваться для описания охватывающей части в практическом применении уплотнения с охватываемой и охватывающей частями. Как показано, узел 500 уплотнения расположен в прорезанной канавке 608 радиального уплотнения крышки 602. Канавка 608 радиального уплотнения включает в себя продольную стенку 609 и радиальную стенку 610. При использовании в данном документе термин "канавка" используются в общем плане для обозначения любого тракта, прорезанного паза, ступени или отступа, обеспечивающего расположение в нем узла уплотнения. В одном варианте осуществления узел 500 уплотнения может удерживаться в канавке 608 радиального уплотнения держателем 607 уплотнения. Держатель 607 уплотнения может съемно крепиться к крышке 602, например, болтом, как показано на фиг. 6. В другом варианте осуществления подвод 612 высокого давления можно использовать для обеспечения сообщения текучей средой между зоной 605 высокого давления и поверхностью 510 подвода узла 500 уплотнения. Подвод 612 высокого давления может подавать текучую среду высокого давления на разгрузочные канавки 514 поверхности подвода давления (если имеются) узла 500 уплотнения. В другом варианте осуществления, зазор 614 высокого давления и зазор 616 низкого давления могут быть изолированы узлом 500 уплотнения. Через зазор 614 высокого давления можно подавать текучую среду высокого давления из зоны 605 высокого давления на разгрузочную канавку 516 поверхности осевой преднагрузки (если имеется) узла 500 уплотнения. Как показано на фиг. 6, поверхность 508 осевого уплотнения узла 500 уплотнения уплотняюще сцепляется с продольной стенкой 609 канавки 608 радиального уплотнения. Аналогично, поверхность 506 радиального уплотнения узла 500 уплотнения уплотняюще сцепляется с поверхностью канала 604 противовыбросового превентора. На фиг. 7 показан вид сечения узла 500 уплотнения, расположенного между крышкой 602 и каналом 604 противовыбросового превентора, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Узел 500 уплотнения расположен в канавке 608 радиального уплотнения крышки 602. Вместе с тем, специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничены расположением канавки радиального уплотнения в крышке. Альтернативно, узел уплотнения можно расположить в канавке радиального уплотнения канала противовыбросового превентора. В любом случае, как показано на фиг. 7, на месте держателя уплотнения (например, позиция 607 на фиг. 6), можно использовать уступ 702 канала 604 противовыбросового превентора для удержания узла 500 уплотнения между крышкой 602 и каналом 604 противовыбросового превентора. Таким образом,специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются использованием держателя уплотнения для удержания узла уплотнения между крышкой и каналом 604 противовыбросового превентора. Зазор 614 высокого давления может обеспечивать перемещение текучей среды из зоны 605 высокого давления в разгрузочную канавку 514 поверхности подвода давления и разгрузочную канавку 516 осевого предварительного нагружения узла 500 уплотнения. Конкретно, поверхность 510 подвода давления может содержать подвод 612 А высокого давления для обеспечения перемещения текучей среды из зоны 605 высокого давления в разгрузочную канавку 514 через зазор 614 высокого давления, и поверхность 512 предварительной нагрузки может содержать подвод 612 В высокого давления для обеспечения перемещения текучей среды из зоны 605 высокого давления в разгрузочную канавку 514 через зазор 614 высокого давления. Таким образом, специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут иметь подвод высокого давления, расположенный в крышке (как показано на фигуре 6) или канале 604 противовыбросового превентора, или может иметь подвод высокого давления, расположенный в самом узле уплотнения (как показано на фигуре 7). Дополнительно, специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается несколькими подводами 612 А высокого давления, такими, как указанные также на фиг. 7.-4 014346 На фиг. 8 показан вид сечения узла 500 уплотнения в предварительно нагруженном состоянии между крышкой 602 и каналом 604 противовыбросового превентора согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Узел 500 уплотнения, крышка 602 и канал 604 противовыбросового превентора находятся под воздействием относительно низкого рабочего давления, так что зазор 614 высокого давления и зазор 616 низкого давления могут быть небольшими или полностью закрытыми. Под низкими рабочими давлениями узел 500 уплотнения способен удерживать текучие среды в зоне 605 высокого давления без радиального расширения корпуса противовыбросового превентора вокруг оси 600. При таком низком рабочем давлении узел 500 уплотнения уплотняюще сцепляется между крышкой 602 и каналом 604 противовыбросового превентора, таким образом изолируя зону 605 высокого давления от зоны 606 низкого давления. Таким образом, узел 500 уплотнения находится в предварительно нагруженном состоянии так, что узел 500 уплотнения упруго деформируется в радиальной канавке 608 уплотнения. Конкретно, когда узел 500 уплотнения упруго деформирован в предварительно нагруженном состоянии, силы S1-S4 действуют на поверхности 506, 508, 510, 512 узла 500 уплотнения. На поверхность 506 радиального уплотнения действует сила S1 предварительной нагрузки, приложенная поверхностью канала 604 противовыбросового превентора в направлении поверхности 510 подвода. На поверхность 508 осевого уплотнения действует сила S2 предварительной нагрузки, приложенная продольной стенкой 609 в направлении поверхности 512 предварительной нагрузки. На поверхность 510 подвода давления действует сила S3 предварительной нагрузки прилагаемая радиальной стенкой 610 канавки 608 радиального уплотнения в направлении поверхности 506 радиального уплотнения. Кроме того, на поверхность 512 осевой предварительной нагрузки действует сила S4 предварительной нагрузки, приложенная держателем 607 уплотнения в направлении поверхности 508 осевого уплотнения. При упругом деформировании в предварительно нагруженном состоянии при низком рабочем давлении разгрузочные канавки 514, 516 (если присутствуют) могут создавать разгрузку узла 500 уплотнения. Поскольку узел 500 уплотнения может быть ограничен по объему при нахождении в канавке 608 радиального уплотнения под низким рабочим давлением, разгрузочные канавки 514, 516 могут создавать области избыточного объема, таким образом обеспечивая пластическую деформацию материала узла 500 уплотнения при упругой деформации. Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления, опорное кольцо 502 узла 500 уплотнения может создавать конструктивную опору узла 500 уплотнения. Например, как показано на фиг. 8, узел 500 уплотнения может упруго деформироваться под низким рабочим давлением, ограниченный канавкой 608 радиального уплотнения. Для предотвращения вытеснения материала узла 500 уплотнения в зазор 616 низкого давления, опорное кольцо 502 может примыкать к продольной стенке 609 для опоры тела узла 500 уплотнения. Предпочтительно, опорное кольцо 502 может содержать материал с более низким модулем упругости, чем канал 604 корпуса противовыбросового превентора. Кроме того, как показано, опорное кольцо 502 имеет отношение высоты профиля к ширине около 2:1 для максимизирования жесткости и площади связывания при одновременном минимизировании размера. Вместе с тем, специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конкретным размером, формой или конфигурацией опорного кольца. Например, в другом варианте осуществления опорное кольцо может быть выполнено из сегментов так, что узел уплотнения имеет опорное кольцо вдоль выбранных участков узла уплотнения вместо непрерывного кольца вокруг всего узла уплотнения. В таком варианте осуществления выбранные участки опорного кольца могут чередоваться с участками эластомера для обеспечения возможности радиального расширения и сжатия опорного кольца, когда необходимо. Участки опорного кольца и участки эластомера могут соединяться в замок или связываться друг с другом. Таким образом, можно предусмотреть изготовление более экономичного узла уплотнения, с эластомером, замененным на металл, на выбранных участках опорного кольца. Дополнительно, в другом варианте осуществления, опорное кольцо может представлять собой плоскую пружину с возможностью радиального расширения и сжатия, когда необходимо. На фиг. 9 показан вид сечения узла 500 уплотнения, расположеного между крышкой 602 и каналом 604 противовыбросового превентора согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Узел 500 уплотнения, крышка 602 и канал 604 корпуса противовыбросового превентора находятся под воздействием сравнительно высокого рабочего давления. В результате приложения повышенного рабочего давления корпус противовыбросового превентора расширяется или вырастает в размере вдоль оси 600 так,что канал 604 может увеличиваться в размере. Например, для корпуса противовыбросового превентора с расчетным давлением 15000 фунтов/дюйм 2 (103400 кПа), под воздействием давления, превышающего 20000 фунтов/дюйм 2 (137,900 кПа) при испытании давлением, в соответствии с требованиями АНИ, наблюдалось радиальное расширение канала и корпуса противовыбросового превентора более 0,080 дюймов (0,203 см). Когда канал 604 противовыбросового превентора увеличивается в размере, зазор 614 высокого давления и зазор 616 низкого давления могут увеличиваться в размере в сравнении с показанными на фигуре 8. Аналогично, рабочий объем канавки 608 радиального уплотнения может увеличиваться в размере в сравнении с показанным на фиг. 8. Текучие среды из зоны 605 высокого давления способны входить в канавку 608 радиального уплотнения. Конкретно, текучие среды входят через зазор 614 высокого давления для действия на разгрузоч-5 014346 ную канавку 516 поверхности 512 осевой преднагрузки и входят через подвод 612 высокого давления для действия на канавку 514 поверхности 510 подвода давления. Результатом действия давления текучих сред на поверхности 512, 514 является равнодействующая сила Р давления, действующая на узел 500 уплотнения, поджимающая узел 500 уплотнения к поверхности 506 радиального уплотнения и поверхности 508 осевого уплотнения. Дополнительно к этому, когда канал 604 корпуса противовыбросового превентора увеличивается в размере, узел 500 уплотнения не может более находиться в предварительно нагруженном состоянии. Таким образом, в конфигурации, показанной на фиг. 8, под низким рабочим давлением узел 500 уплотнения может упруго предварительно нагружаться посредством дросселирования объема в канавке радиального уплотнения, крышке и канале противовыбросового превентора для уплотнения изоляции зон высокого давления и низкого давления. По контрасту, под сравнительно высоким рабочим давлением, текучие среды из зоны высокого давления действуют на узел 500 уплотнения для уплотняющего сцепления крышки и канала противовыбросового превентора. На фиг. 10 показан узел 500 уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Узел 500 уплотнения содержит составные компаунды. Составные компаунды могут включать в себя компаунд 1002 низкой твердости по дурометру и компаунд 1004 высокой твердости по дурометру. Компаунд 1002 низкой твердости может включать в себя поверхность 506 радиального уплотнения и поверхность 508 осевого уплотнения. Дополнительно к этому, компаунд 1004 высокой твердости по дурометру может включать в себя поверхность 510 подвода давления, поверхность 512 осевой предварительной нагрузки и разгружающие канавки 514, 516. Таким образом, компаунд 1002 низкой твердости по дурометру может уплотняюще сцепляться с поверхностью канала 604 противовыбросового превентора и продольной стенкой 609 канавки 608 радиального уплотнения, в то время как компаунд 1004 высокой твердости по дурометру может уплотняюще сцепляться с поверхностью держателя уплотнения 607 и радиальной стенкой 610 канавки 608 радиального уплотнения. Следует понимать, что специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается конкретной конфигурацией или числом составных компаундов для узла уплотнения. Например, в другом варианте осуществления, канавка уплотнения может включать в себя три или больше отличающихся компаундов с компаундом самой высокой твердости по дурометру, включающим в себя поверхность подвода давления и осевую предварительно нагруженную поверхность, компаундом средней твердости по дурометру, включающим в себя поверхность радиального уплотнения, и компаундом самой низкой твердости по дурометру, включающим в себя поверхность осевого уплотнения. Дополнительно, как показано на фиг. 10,два подвода 612 А, 612 В давления используются для подвода текучих сред из зоны 605 высокого давления к узлу 500 уплотнения, первый подвод 612 А давления, сообщающийся с разгружающей канавкой 514, и второй подвод 612 В давления, сообщающийся с разгружающей канавкой 516. На фиг. 11 показан вид сечения узла 500 уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Узел 500 уплотнения содержит один компаунд с несколькими твердостями по дурометру, в котором твердость узла 500 уплотнения по дурометру увеличивается в направлении D. Таким образом,твердость узла 500 уплотнения по дурометру увеличивается от поверхности 506 радиального уплотнения к поверхности 510 подвода давления и от поверхности 508 осевого уплотнения к поверхности 512 осевой предварительной нагрузки. Вместе с тем, специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается каким-либо конкретным компаундом с несколькими твердостями по дурометру или каким-либо конкретным градиентом твердости по дурометру. На фиг. 12 показан вид сечения узла 500 уплотнения, имеющего смещающие механизмы 1202 согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Смещающие механизмы 1202 расположены на поверхности 510 подвода давления и поверхности 512 предварительной нагрузки. Таким образом, смещающие механизмы 1202 поджимают узел 500 уплотнения к продольной стенке 609 и отжимают от радиальной стенки 610 канавки 608 радиального уплотнения. Специалистам данной области техники должно быть ясно, что смещающие механизмы могут быть любого типа, существующего в технике (например, пружины или эластомеры). Поэтому можно выбрать константу пружины или твердость по дурометру смещающих механизмов 1202, результатом чего может быть предпочтительное количество предварительной нагрузки для узла 500 уплотнения. На фиг. 13 показан вид сечения узла 500 уплотнения, имеющего сетчатое армирование 1302 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Сетчатое армирование 1302 продолжается от поверхности 506 радиального уплотнения до поверхности 508 осевого уплотнения узла 500 уплотнения. Таким образом, в данном варианте осуществления опорное кольцо 502, по меньшей мере, частично связано с сетчатым армированием 1302 узла 500 уплотнения. Сетчатое армирование может использоваться для армирования узла уплотнения при уплотнении между зоной высокого давления и зоной низкого давления. Материал сетчатого армирования может также содержать любой сетчатый материал, известный в технике, такой, как KEVLAR, поставляемый DuPont. Дополнительно, как показано на фиг. 13, узел 500 уплотнения может также включать в себя смещающий механизм 1202, размещенный на пересечении поверхности 510 подвода давления и поверхности 512 предварительной нагрузки. Аналогично варианту осуществления, показанному на фиг. 12, смещающий механизм 1202 поджимает узел 500 уплотнения к продольной стенке 609 и отжимает от ради-6 014346 альной стенки 610 канавки 608 радиального уплотнения. Рядовым специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной конфигурацией для смещающих механизмов 1202 или сетчатого армирования 1302. На фиг. 14 показан узел уплотнения 1400, включающий в себя держатель 1404 уплотнения , и множество уплотняющих элементов 1410 А, 1410 В согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Конкретно, уплотняющий элемент 1410 А расположен в канавке 1406 поверхности радиального уплотнения узла 1400 уплотнения и уплотняющий элемент 1410 В расположен в канавке 1408 поверхности осевого уплотнения узла 1400 уплотнения. Уплотняющие элементы 1410 А, 1410 В могут быть любого типа, такими как кольца круглого сечения или литые резиновые профили. Уплотняющий элемент 1410 А представляет собой кольцо круглого сечения и уплотняющий элемент 1410 В представляет собой литой резиновый профиль. Держатель 1404 уплотнения может состоять из любого материала, известного в уровне техники. Предпочтительно держатель 1404 уплотнения может состоять из материала с более низким модулем упругости, чем материал крышки или канала корпуса противовыбросового превентора. Например, держатель 1404 уплотнения может состоять из титана, когда канал противовыбросового превентора состоит из стали. Дополнительно узел 1400 уплотнения может включать в себя смещающие механизмы 1202. В одном варианте осуществления под низкими рабочими давлениями, смещающие механизмы 1202 могут использоваться для уплотняющего сцепления уплотняющих элементов 1410 А, 1410 В с каналом 604 противовыбросового превентора и крышкой 602. Под высокими рабочими давлениями, при которых канал 604 противовыбросового превентора радиально расширяется, текучая среда из зоны высокого давления может поджимать держатель 1404 уплотнения узла 500 уплотнения к поверхности 506 радиального уплотнения и поверхности 508 осевого уплотнения. При обоих условиях уплотняющие элементы 1410 А, 1410 В держателя 1404 уплотнения могут использоваться для уплотняющего сцепления с каналом 604 противовыбросового превентора и крышкой 602 для изоляции зон высокого давления и низкого давления. Как рассматривалось выше, специалистам данной области техники должно быть ясно, что в варианте осуществления настоящего раскрытия, канавка радиального уплотнения может быть расположена как в канале противовыбросового превентора, так и в крышке. Например, как показано на фиг. 15, канавка 608 радиального уплотнения, имеющая продольную стенку 609 и радиальную стенку 610 расположена в канале 604 противовыбросового превентора. Под высокими рабочими давлениями текучие среды из зоны 605 высокого давления сообщаются с разгрузочной канавкой 514 узла 500 уплотнения через подвод 612 высокого давления. Дополнительно, текучие среды из зоны 605 высокого давления можно подавать в разгрузочную канавку 516 осевой предварительной нагрузки через зазор 614 высокого давления. Таким образом, при повышенных давлениях, действующих на узел 500 уплотнения, узел 500 уплотнения поджимается к продольной стенке 609 и отжимается от радиальной стенки 610 канавки 608 радиального уплотнения. Специалистам данной области техники должно быть ясно, что настоящее изобретение не ограничивается использованием в нефтяной промышленности, но может использоваться в любой области, где необходимо радиальное уплотнение расширяющейся поверхности. Кроме того, хотя варианты осуществления настоящего раскрытия на данный момент показали узел уплотнения, являющийся уплотнением неподвижного соединения, в котором крышка остается по существу неподвижной относительно канала противовыбросового превентора, узлы уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения можно также использовать для практического применения в уплотнении подвижного соединения. Например, круглая крышка может вращаться вокруг оси, по сути, аналогично вращению вала вокруг оси относительно канала. Альтернативно, крышка может перемещаться возвратно-поступательно вдоль оси, аналогично поршню, перемещающемуся возвратно-поступательно вдоль оси относительно канала. В таких вариантах осуществления узел уплотнения согласно варианту осуществления настоящего изобретения может использоваться для уплотняющего сцепления подвижного соединения крышки с каналом. Вместе с тем в таких способах практического применения крышка предпочтительно вращается с малой угловой скоростью или перемещается возвратно-поступательно с малой частотой ходов относительно канала, чтобы максимизировать срок службы узла уплотнения. Кроме того, специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего изобретения можно использовать для повторного создания уплотняющего сцепления между корпусом противовыбросового превентора и крышкой. Поскольку узел уплотнения может только упруго деформироваться, когда он заключен в канавке радиального уплотнения, узел уплотнения может избежать остаточной деформации. Таким образом, узел уплотнения может использоваться для повторного создания уплотняющего сцепления, в течение многих циклов низкого рабочего давления и высокого рабочего давления без риска для целостности узла уплотнения. Дополнительно специалистам данной области техники должно быть ясно, что варианты осуществления настоящего раскрытия могут использоваться совместно с другими уплотнениями. Например, вариант осуществления настоящего изобретения может использоваться с торцевым уплотнением или другими-7 014346 радиальными уплотнениями. Поэтому изобретение не ограничивается использованием в узлах уплотнения, раскрытых в данном документе. Предпочтительно варианты осуществления, раскрытые в данном документе, могут создавать узлы уплотнения для эффективного уплотнения между корпусом противовыбросового превентора и крышкой при низком рабочем давлении. Дополнительно варианты осуществлении, раскрытые в данном документе, могут создавать узлы уплотнения для эффективного уплотнения между корпусом противовыбросового превентора и крышкой при высоком рабочем давлении, особенно если корпус противовыбросового превентора имеет тенденцию к расширению под такими давлениями. Дополнительно к этому варианты осуществления раскрытые в данном документе могут создавать узлы уплотнения для эффективного уплотнения между корпусом противовыбросового превентора и крышкой как при низком, так и при высоком рабочем давлении, когда корпус противовыбросового превентора и крышка вращаются друг относительно друга. Хотя изобретение описано для ограниченного числа вариантов осуществления, специалистам данной области техники, воспользовавшимся преимуществами данного раскрытия, должно быть ясно, что можно вырабатывать другие варианты осуществления, не отходящие от объема изобретения, раскрытого в данном документе. Соответственно, объем изобретения должен быть ограничен только прилагаемой формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для изоляции зоны высокого давления от зоны низкого давления, содержащее крышку, сцепленную с каналом вдоль оси, канавку радиального уплотнения, размещенную в крышке или в канале и содержащую радиальную стенку и продольную стенку, и узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения и содержащий поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой предварительной нагрузки и опорное кольцо, примыкающее к продольной стенке и, по меньшей мере, частично связанное с узлом уплотнения, при этом, по меньшей мере, участок поверхности подвода давления и поверхности радиального уплотнения являются радиально предварительно нагруженными, и, по меньшей мере, участок поверхности осевой предварительной нагрузки и поверхности осевого уплотнения являются аксиально предварительно нагруженными. 2. Устройство по п.1, дополнительно содержащее по меньшей мере один подвод высокого давления для обеспечения перемещения текучей среды между зоной высокого давления и поверхностью подвода давления узла уплотнения. 3. Устройство по п.1, в котором под высоким рабочим давлением узел уплотнения способен поджиматься к продольной стенке и отжиматься от радиальной стенки в канавке радиального уплотнения. 4. Устройство по п.1, в котором узел уплотнения содержит по меньшей мере один смещающий механизм. 5. Устройство по п.4, в котором по меньшей мере один смещающий механизм выбран из группы,состоящей из пружин, эластомеров и резиновых изделий. 6. Устройство по п.1, дополнительно содержащее упор уплотнения, съемно прикрепленный к крышке или к каналу. 7. Устройство по п.1, в котором крышка способна вращаться вокруг оси относительно канала. 8. Устройство по п.1, в котором крышка способна возвратно-поступательно перемещаться вдоль оси относительно канала. 9. Устройство по п.1, в котором узел уплотнения содержит держатель уплотнения и множество уплотняющих элементов. 10. Устройство по п.1, в котором узел уплотнения содержит по меньшей мере одно из группы, состоящей из эластомеров, синтетического каучука и натурального каучука. 11. Устройство по п.10, в котором узел уплотнения содержит составные компаунды. 12. Устройство по п.10, в котором узел уплотнения представляет из себя компаунд с несколькими твердостями по дурометру. 13. Устройство по п.10, в котором узел уплотнения дополнительно содержит сетчатое армирование. 14. Устройство по п.1, в котором поверхность подвода давления содержит разгрузочную канавку. 15. Устройство по п.1, в котором поверхность осевой предварительной нагрузки содержит разгрузочную канавку. 16. Устройство по п.1, в котором опорное кольцо содержит одно из следующего: непрерывное кольцо, сегментированное кольцо и листовая пружина. 17. Узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения для уплотняющего сцепления крышки в канале, содержащий поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения; поверхность подвода давления; поверхность осевой предварительной нагрузки, опорное кольцо,по меньшей мере, частично связанное и примыкающее к поверхности осевого уплотнения, и по меньшей мере один подвод для обеспечения сообщения между зоной высокого давления и подводной поверхно-8 014346 стью, при этом поверхность радиального уплотнения способна уплотняюще сцепляться с каналом, и поверхность осевого уплотнения способна уплотняюще сцепляться с продольной стенкой канавки радиального уплотнения, при этом узел уплотнения способен поджиматься к продольной стенке и отжиматься от радиальной стенки канавки радиального уплотнения, когда давление в зоне высокого давления увеличивается. 18. Устройство по п.17, в котором узел уплотнения содержит смещающие механизмы. 19. Устройство по п.17, дополнительно содержащее упор уплотнения, съемно прикрепленный к крышке или к каналу для удержания узла уплотнения в канавке радиального уплотнения. 20. Устройство по п.17, в котором узел уплотнения содержит держатель уплотнения и множество уплотняющих элементов. 21. Устройство по п.17, в котором узел уплотнения содержит по меньшей мере одно из группы, состоящей из эластомеров, синтетического каучука и натурального каучука. 22. Устройство по п.21, в котором узел уплотнения содержит составные компаунды. 23. Устройство по п.21, в котором узел уплотнения представляет собой компаунд с несколькими твердостями по дурометру. 24. Устройство по п.21, в котором узел уплотнения содержит сетчатое армирование. 25. Устройство по п.17, в котором поверхность подвода давления содержит разгрузочную канавку. 26. Устройство по п.17, в котором поверхность предварительной нагрузки содержит разгрузочную канавку. 27. Устройство по п.17, в котором опорное кольцо содержит одно из следующего: непрерывное кольцо, кольцо из сегментов и листовая пружина. 28. Узел уплотнения, расположенный в канавке радиального уплотнения для уплотняющего сцепления крышки в канале, содержащий держатель уплотнения, поверхность радиального уплотнения, поверхность осевого уплотнения, поверхность подвода давления, поверхность осевой предварительной нагрузки, уплотняющий элемент, расположенный на поверхности радиального уплотнения, и уплотняющий элемент, расположенный на поверхности осевого уплотнения, при этом уплотняющий элемент, расположенный на поверхности радиального уплотнения, способен уплотняюще сцепляться с каналом, и уплотняющий элемент, расположенный на поверхности осевого уплотнения, уплотняюще способен сцепляться с продольной стенкой канавки радиального уплотнения, узел уплотнения способен поджиматься к продольной стенке и отжиматься от радиальной стенки канавки радиального уплотнения, когда давление в зоне высокого давления увеличивается. 29. Узел уплотнения по п.28, в котором модуль упругости материала держателя уплотнения меньше модуля упругости канала. 30. Узел уплотнения по п.29, в котором держатель уплотнения выполнен из титана. 31. Узел уплотнения по п.28, дополнительно содержащий по меньшей мере один подвод высокого давления для обеспечения сообщения между зоной высокого давления и поверхностью подвода давления. 32. Узел уплотнения по п.28, дополнительно содержащий по меньшей мере один смещающий механизм. 33. Узел уплотнения по п.28, в котором по меньшей мере один из уплотняющих элементов представляет собой литой резиновый профиль.