Патент на изобретение №2398954

(54) ПРЕВЕНТОР КОЛЬЦЕВОЙ СФЕРИЧЕСКИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды. Превентор содержит корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен поршень, крышку с центральным отверстием и сферической полостью, в которой установлен уплотнитель, планшайбу, размещенную между корпусом и крышкой, указатель положения уплотнителя, выполненный в виде стержня цилиндрической формы. На нижнем торце поршня выполнена кольцевая Т-образная канавка, с которой подвижно соединена головка, выполненная на верхней части указателя положения уплотнителя. Поверхности контакта крышки и планшайбы выполнены коническими. Уплотнительное кольцо, герметизирующее зону контакта торцов планшайбы и крышки, установлено в канавке, выполненной на верхнем торце планшайбы. Манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе снабжены грязесъемниками. Позволяет определить величину хода уплотнителя и величину его износа, а за счет грязесъемников предотвращает преждевременный износ манжет при перемещении поршня, что в целом продлевает срок службы и повышает надежность работы превентора. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды.

Известен «Превентор универсальный сферический» ПУС-180×35 производства ООО «Завод «Спецбуртехника» (см. сайт: www.specburtehnika.com/ustroystvo-preventora и приложение 1 «Устройство превентора». Распечатка с сайта ООО «Завод «Спецбуртехника»), содержащий:

– корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен поршень,

– крышку с центральным отверстием, сферической полостью и кольцевым уплотнением,

– размещенную между корпусом, крышкой и поршнем планшайбу,

– манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе,

– установленный в сферической полости крышки уплотнитель,

– гидравлические каналы для связи полостей корпуса с источником гидравлического давления.

Недостатком известного превентора является невозможность определения хода уплотнителя и величины его износа, что противоречит требованиям безопасности (ГОСТ 12.2.115-86, п.1.2.2.). Это обусловлено тем, что превенторы такого типа предусматривают возможность проведения операций расхаживания и проворачивания труб при закрытом уплотнителе, что приводит к износу последнего и, соответственно, к увеличению хода поршня. При некоторой предельной величине износа уплотнителя хода поршня будет недостаточно для закрытия уплотнителя и герметизации устья, что может привести к открытому фонтану. Поэтому отсутствие в известном превенторе указателя, обеспечивающего контроль положения и величины хода поршня, снижает безопасность его эксплуатации.

Известен «Превентор кольцевой ПУ2-350×35» конструкции ОАО ВЗБТ, г.Волгоград (Абубакиров В.Ф. и др. «Оборудование буровое, противовыбросовое и устьевое», Справ. пособ.: т.1. М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2007, глава 8, раздел 8.3.2., с.499-500), содержащий:

– корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен плунжер,

– крышку с центральным отверстием и сферической полостью, в которой установлен уплотнитель;

– планшайбу, размещенную между корпусом и крышкой;

– манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе,

– гидравлические каналы для связи полости корпуса с источником гидравлического давления,

– указатель положения уплотнителя, выполненный в виде стержня цилиндрической формы и жестко связанный резьбовым соединением с поршнем,

– при этом на торцевых выступах планшайбы и крышки выполнены цилиндрические поверхности, контактирующие между собой,

– причем на цилиндрической поверхности торцевого выступа выполнена канавка, в которой установлено уплотнительное кольцо.

Недостатком известного превентора является технологическая сложность изготовления и сборки. Это обусловлено следующими его конструктивными особенностями:

– жесткой связью в виде резьбового соединения плунжера с указателем и его перемещением в полости высокого давления под плунжером, что требует герметизации указателя в отверстии корпуса. Все это предполагает высокую точность соосности отверстия корпуса с резьбовым отверстием в плунжере, где крепится указатель. Для достижения этого результата необходима совместная обработка корпуса и плунжера, что технологически сложно и трудоемко. Кроме того, после совместной обработки эти детали теряют взаимозаменяемость, так как недопустима их замена, например, при ремонте, поскольку будет нарушена соосность отверстий. Кроме того, жесткая связь между указателем и плунжером ускоряет износ уплотнения в месте закрепления указателя в корпусе, что связано с возможностью проворота плунжера в последнем во время расхаживания и проворачивания труб при закрытом уплотнителе;

– цилиндрической формой контактирующих поверхностей планшайбы и крышки, что предъявляет повышенные требования к точности и чистоте обработки и величине зазора между контактирующими поверхностями, а также повышает трудоемкость сборки и ремонта;

– отсутствием грязесъемников, защищающих манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе, что ускоряет их износ и сокращает межремонтный период.

Совокупность перечисленных обстоятельств увеличивает трудоемкость изготовления и сборки известного превентора, сокращает межремонтный период, снижает надежность и безопасность его работы.

Задачей изобретения является создание технического решения превентора, обеспечивающего повышение надежности работы.

Для обеспечения этого технического результата в известном превенторе, содержащем

– корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен поршень,

– крышку с центральным отверстием и сферической полостью, в которой установлен уплотнитель;

– планшайбу, размещенную между корпусом и крышкой;

– манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе,

– гидравлические каналы для связи полости корпуса с источником гидравлического давления,

– указатель положения уплотнителя, выполненный в виде стержня цилиндрической формы, соединенный с поршнем;

– контактирующие между собой торцы планшайбы и крышки;

– и уплотнительное кольцо, герметизирующее зону контакта торцов планшайбы и крышки,

Согласно изобретению

– на нижнем торце поршня выполнена кольцевая Т-образная канавка,

– с которой подвижно соединена головка, выполненная на верхней части указателя,

– поверхности контакта крышки и планшайбы выполнены коническими,

– уплотнительное кольцо установлено в канавке, выполненной на верхнем торце планшайбы,

– а манжеты, герметизирующие поршень относительно полости корпуса и планшайбы, дополнительно снабжены грязесъемниками.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный разрез превентора в открытом положении уплотнителя; на фиг.2 – продольный разрез превентора в закрытом положении на колонне труб.

Превентор содержит корпус 1 (фиг.1) с центральным проходным отверстием 2 для пропуска труб 3, цилиндрической полостью 4, в которой размещен поршень 5 с Т-образной кольцевой проточкой 6, и гидравлическими каналами 7 и 8 для подачи или сброса гидравлического давления. При установке поршня 5 в полость корпуса 4 Т-образная кольцевая проточка 6 размещается над гидравлическим каналом 7. На корпусе 1 установлена крышка 9 с центральным отверстием 10, крепящаяся к корпусу 1 шпильками 11 и гайками 12. В нижней части крышки 9 выполнен выступ 13. В сферической полости 14 крышки 9 размещен уплотнитель 15. Между корпусом 1, поршнем 5 и крышкой 9 расположена планшайба 16, имеющая в верхней части впадину 17. В отверстия 18 корпуса 1 установлен указатель положения уплотнителя 19, который имеет в верхней части цилиндрический выступ 20, размещенный в Т-образной кольцевой проточке 6 поршня 5. Крышка 9 и планшайба 16 загерметизированы относительно друг друга уплотнением 21, расположенным между выступом 13 и впадиной 17. Для герметизации поршня 5 в планшайбе 16 установлены манжеты 22 с грязесъемником 23, а для его герметизации в корпусе 1 – манжеты 24 с грязесъемником 25. Манжеты 26 обеспечивают герметизацию указателя положения уплотнителя 19 относительно корпуса 1. Указатель положения уплотнителя 19 расположен в кожухе 27, в котором выполнены окна 28 для контроля за его перемещением. На наружную поверхность кожуха 27 нанесена риска 29, определяющая положение торца 30 указателя положения уплотнителя 19 при максимально допустимом износе рабочей кромки уплотнителя 15.

Превентор работает следующим образом.

При проведении спускоподъемных операций на устье скважины колонну труб 3 с инструментом опускают через центральное отверстие 10 крышки 9, уплотнитель 15 и центральное отверстие 2 корпуса 1. Превентор при этом открыт, а уплотнитель 15 является проходным и находится в недеформированном состоянии.

Для герметизации устья скважины подают гидравлическую жидкость в гидравлический канал 7 корпуса 1 превентора и далее в Т-образную кольцевую проточку 6 для создания давления под поршнем 5. Т-образная кольцевая проточка 6 дополнительно к своему функциональному назначению, создает полость для равномерного первоначального воздействия гидравлической жидкости на поршень 5 для исключения перекосов. Под действием давления жидкости поршень 5 (фиг.2) поднимается вверх и перемещает уплотнитель 15 по сферической полости 14 крышки 9 превентора. Уплотнитель 15 при перемещении охватывает спущенную колонну труб 3 вследствие сужения сферической полости 14 крышки 9 и герметизирует устье скважины. Указатель положения уплотнителя 19 перемещается вместе с поршнем 5, и следовательно, за уплотнителем 15 сигнализирует об увеличении хода поршня 5, возникающем при износе рабочей кромки уплотнителя 15, и позволяет его оценить путем сравнения положения торца 30 указателя положения уплотнителя 19 относительно риски 29. В случае когда при ходе поршня 5 торец 30 указателя положения уплотнителя 19 совпадает с риской 29 (фиг.2), что означает окончательный износ рабочей кромки уплотнителя 15, его необходимо заменить.

Для замены уплотнителя 15 (фиг.1) демонтируют крышку 9. Конические поверхности выступа 13 крышки 9, впадины 17 планшайбы 16 и уплотнительный элемент 21, размещенный на плоском дне впадины 17, облегчают демонтаж, так как не создают трения при перемещении относительно друг друга, и монтаж, так как не требуют дополнительно точного попадания при установке крышки 9 после замены уплотнителя 15.

При необходимости открытия превентора гидравлическая жидкость подается в гидравлический канал 8, поршень 5 под действием давления опускается вниз, уплотнитель 15 под действием упругих свойств материала возвращается в исходное положение и освобождает колонну труб 3 (фиг.1).

При работе превентора через центральное отверстие 2 корпуса 1 прокачивается жидкость с абразивными включениями. Жидкость взаимодействует с манжетами 22 и 24, вызывая их износ при перемещении поршня 5. Для защиты манжет 22 и 24 в планшайбе 16 и корпусе 1 установлены грязесъемники 23 и 25, выполненные из износостойкого материала. Грязесъемники 23 и 25 не допускают попадания абразивных частиц на поверхности трения манжет 22 и 24, продлевают срок их службы и повышают надежность работы превентора (снижением вероятности отказа из-за потери герметичности управления).

Формула изобретения

Превентор кольцевой сферический, содержащий корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен поршень, крышку с центральным отверстием и сферической полостью, в которой установлен уплотнитель, планшайбу, размещенную между корпусом и крышкой, манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе, гидравлические каналы для связи полости корпуса с источником гидравлического давления, указатель положения уплотнителя, выполненный в виде стержня цилиндрической формы, соединенный с поршнем, контактирующие между собой торцы планшайбы и крышки, и уплотнительное кольцо, герметизирующее зону контакта торцов планшайбы и крышки, отличающийся тем, что на нижнем торце поршня выполнена кольцевая Т-образная канавка, с которой подвижно соединена головка, выполненная на верхней части указателя, поверхности контакта крышки и планшайбы выполнены коническими, уплотнительное кольцо установлено в канавке, выполненной на верхнем торце планшайбы, а манжеты, герметизирующие поршень относительно полости корпуса и планшайбы, дополнительно снабжены грязесъемниками.

РИСУНКИ