ПРЕВЕНТОР Российский патент 1994 года по МПК E21B33/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к устройствам для герметизации устья нефтяных и газовых скважин.

Известен превентор для герметизации устья скважины независимо от диаметра находящихся в ней труб или при отсутствии их, состоящий из корпуса с конусными плашечными направляющими, крышек, привода, плашек - запорных элементов, эластичного элемента. Плашки выполнены под конусные боковые поверхности, что позволяет осуществлять перемещение массы эластичного элемента к центру уплотняемой трубы, благодаря чему устройство является универсальным. Однако герметизация возможна только при строго заданных условиях - соответствии плашек бурильному инструменту, расположении гладкой части трубы против плашек и др. [1].

Известен превентор, в котором в корпусе с крышками размещены ролики, имеющие на поверхности канавки, уменьшающиеся от диаметра проходного отверстия до нуля и имеющие форму полукруга. Вращаясь на определенный угол бурильная труба обжимается резиновыми уплотнителями на поверхности ролика и в канавке. Взаимодействие ролика с корпусом осуществляется через выступ, который уплотняет ролики с корпусом, а процесс уплотнения связан вращением каждого ролика только в одну сторону, т.е. в сторону подъема бурильного инструмента. [2] . Недостатками известного превентора являются изготовление корпуса с уступами в тыловой части каждого ролика, которые, упираясь в уступ, делают вращение менее чем на 180^о. При бурении над выступом может накапливаться шлам, который при закрытии будет запрессовываться и не позволит произвести герметизацию затрубья и тем более ствола скважины при отсутствии бурового инструмента. Герметизация устья связана только с вращением ролика в одну сторону. Выступ корпуса является единственным уплотнительным элементом, износ которого не позволит произвести герметизацию и предотвращение открытых фонтанов. Дополнительно герметизация с торцовых сторон роликов ограничена выступами крышек, что приведет к появлению пропусков в боковых плоскостях роликов, а значит и уменьшению надежности работы.

Существующие превенторы не в состоянии удовлетворить потребность в обеспечении надежной герметизации устья скважины, в уменьшении материалоемкости в обеспечении простоты изготовления и эксплуатации, уменьшении габаритных размеров и массы, быстроте срабатывания при открытии и закрытии проходного отверстия превентора.

Требуемое достигается тем, что в превенторе, включающем корпус с центральным проходным каналом, крышками и размещенными в нем запорными элементами в виде роликов с канавками на наружной поверхности, канавки роликов выполнены с профилем, состоящим из прямолинейного участка и сопряженного с ним криволинейного эвольвентного, причем ролики могут быть выполнены коническими. Конусность роликов позволяет по мере износа поверхностей ролика со стороны конусной поверхности и торцовых плоскостей, прилегающих к крышкам уплотнять подтягиванием болтов крышек на величину износа поверхностей роликов, крышек и корпуса.

На фиг. 1 обозначен разрез превентора, вид со стороны привода с поперечным разрезом роликов, которые показаны развернутыми относительно друг друга на 90^о; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг.2; на фиг. 4 - ролики в положении герметизации затрубного пространства.

Устройство состоит из корпуса 1, роликов 2 с фигурной (например, эвольвентной) канавкой 3. В корпусе 1 имеется проходное отверстие 4, в нижней и верхней частях которого имеются фланцы 5 для соединения с колонной головкой и фонтанной арматурой. Со стороны глухого торца роликов 2 корпус закрыт крышкой 6, а с противоположной стороны - крышкой 7 с отверстиями для размещения валов 8 для вращения приводом роликов 2. В проходном отверстии 4 размещается буровой инструмент - труба 9, спускаемый в скважину, и в случае герметизации охватывается роликами 2 по соответствующему контакту фигурных канавок 3. При этом угол α - нормальный угол разворота роликов до закрытия затрубья; а угол β - минимальный угол поворота роликов 2 до полного закрытия превентора в обратную сторону.

Работает превентор на устье скважины следующим образом. При закреплении корпуса 1 через фланец 5 на колонную головку на устье. На фиг. 1 показано два положения роликов 2: левый ролик в симметричном положении, соответствующем полному открытию отверстия 4 по фигурной канавке 3; правый ролик - в аналогичном симметричном положении роликов 2, соответствующих полному перекрытию отверстия 4. При отсутствии трубы 9 угол поворота α (фиг.1) можно уменьшить поворотом роликов 2 в другую сторону под меньшим углом β, что отвечает реальному положению роликов 2 - симметричному и обеспечивающему синхронное совместное вращение роликов. В аварийных случаях можно протягивать трубы 9 через ролики 2, что не вызовет разрушения запорных элементов, т.к. ролики 2 изменяют углы α на значения, достаточные для перехода муфтовых частей труб 9 при сохранении герметичности затрубного пространства.

Использование: герметизация устья нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: запорные элементы выполнены в виде симметричных цилиндрических роликов, каждый из которых имеет на цилиндрической поверхности поперечную канавку, профиль которой состоит из прямолинейной части, образованной вписанным полуцилиндром и сопряженной с ней криволинейной части, имеющей форму эвольвенты в сечении, при этом ролики установлены с линейным контактом, а канавки роликов образуют между собой в сечении круглое отверстие с переменным диаметром. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. ПРЕВЕНТОР, включающий корпус с центральным проходным каналом, крышками и размещенными в нем запорными элементами в виде роликов с канавками на наружной поверхности, отличающийся тем, что канавки выполнены с профилем, состоящим из прямолинейного участка и сопряженного с ним криволинейного эвольвентного. 2. Превентор по п.1, отличающийся тем, что запорные элементы выполнены в виде конических роликов.