УСТЬЕВАЯ ГОЛОВКА Российский патент 1997 года по МПК E21B21/02 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к испытанию их в процессе бурения трубными испытателями пластов.

14 Декабря 1992 года Госгортехнадзор России утвердил "Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности" (Москва, 1993 г. НПО ОБТ). В их разделе 4.5. Исследования скважин трубными испытателями пластов (ИПТ) из 22 пунктов, в частности, записано:
4.5.4. Подрядчик обязан обеспечить: технические средства для испытания скважины (испытательный комплект, КИП, устьевую головку с аварийным краном для обвязки верхней трубы, транспорт для перевозки оборудования).

4.5.5. Технология проведения исследований должна выбираться с учетом геолого-технических условий, целей и задач испытания: стандартная технология предусматривает испытание объекта на забое скважины сразу же после вскрытия его бурением. Испытания проводят без выпуска жидкости долива или пластового флюида на поверхность.

Технология испытания объекта с выпуском пластового флюида на поверхность применяется при повторном спуске ИПТ для оценки промышленной значимости газо- или нефтенасыщенного пласта.

4.5.12. При испытании скважины с выводом пластового флюида на поверхность необходимо: (в частности) оборудовать бурильную колонну шаровым краном и головкой, опрессовав их на ожидаемое давление; оборудовать устье скважины для обеспечения вертикального перемещения колонны труб на 4-5 м совместно с манифольдом.

4.5.13. Допускается исследование скважины с устьевой головкой, установленной на 4-6 м выше ротора. В этом случае необходимо до начала исследования подготовить средства (спецплощадку, лестницу) для экстренного закрытия аварийного крана на головке.

В разделе 1.4. Требования к территории, помещениям, объектам, рабочим местам, в частности, записано:
1.4.18. Объекты, для обслуживания которых требуется подъем рабочих на высоту до 0,75 м, оборудуются ступенями, а на высоту выше 0,75 лестницами с перилами.

1.4.19. Маршевые лестницы должны иметь ступени должны иметь уклоны вовнутрь 2-5^o. С обеих сторон ступени должны иметь боковые планки или бортовую обшивку высотой 15 см, исключающую возможность проскальзывания ног человека. Лестницы должны быть с двух сторон оборудованы перилами высотой 1 м.

1.4.21. Рабочие площадки на высоте должны иметь настил перила высотой 1,25 м с продольными планками, расположенными на расстоянии не более 40 см друг от друга, и борт высотой не менее 15 см, плотно прилегающий к настилу.

Из изложенного следует, что конструкция спецплощадки и лестницы к ней должна предусматривать перемещение первой по вертикали от 1 до 6 м и в то же время отвечать требованиям пп. 1.4.19 и 1.4.21.

Проще изготовить устьевую головку с дистанционным приводом, что и сделал заявитель. Ближайшим аналогом является устьевая головка (SU, 777200, E 21 B 21/02, 1980).

Существенные признаки изобретения, совпадающие с аналогом:
1. Корпус, присоединяемый к бурильной трубе.

2. Установленный в корпусе вращающийся полый вертикальный ствол с отводом и уплотнительными элементами.

3. Цилиндрическое запорно-сальниковое устройство.

4. Дистанционный привод в виде колеса, охваченного гибким элементом.

Существенные признаки изобретения, отличные от аналога:
1. Отвод выполнен в виде тройника.

2. Цилиндрическое запорно-сальниковое устройство выполнено в виде горизонтального запорного вала с золотником, установленного в тройнике с возможностью вращения по ленточной резьбе для передвижения золотника в гнездах тройника из одного положения в другое.

3. Колесо крепится на горизонтальном запорном валу и имеет ступицу, спицы с угольниками и наружные ободы, приваренные к угольникам.

4. Гибкий элемент выполнен в виде вала, опирающегося на угольники колеса, и охватывает последнее на угол 180^o.

Конструкция запорно-сальникового устройства, диаметры его и ленточной резьбы обеспечивают легкость вращения запорного вала, что позволило снабдить последний дистанционным приводом в виде колеса и спицами с угольниками и приводным фалом.

Запорно-сальниковое устройство выполнено в виде цилиндрического золотника с резиновыми уплотнительными кольцами на одном конце запорного вала. Другой его конец имеет квадрат для посадки упомянутого колеса. Через ленточную резьбу, обеспечивающую перемещение вала при его вращении, свободно проходит запорно-сальниковое устройство.

Через данную головку удобно открывать циркуляционный клапан ИПТ и сбрасывать из бурильных труб пластовую воду или нефть, плотность которых ниже плотности бурового раствора. Последний через квадрат и подроторную ванну доливают в затрубное пространство, а вращением вала головки регулируют сброс жидкости из бурильных труб. В этом случае запорное устройство работает как регулируемый штуцер.

На фиг.1 изображен общий вид головки; на фиг.2 колесо с фигурными спицами.

Обозначения на фиг. 1: 1 тампонажная резьба, 2 гнездо под манометр, 3 резиновые уплотнительные кольца, 4 ленточная резьба, 5 квадрат.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

По рационализаторскому предложению заявителя Нарьян-Марская нефтегазоразведочная экспедиция (НМ НГРЭ) в пос. Искателей изготовила в 1982 году данную головку. Рацпредложение под названием "Вертлюжная головка" зарегистрировано 01.08.1982 N 21-82 и нигде не было опубликовано.

В 1993 году по заказу НМ НГРЭ Центральные ремонтно-механические мастерские (ЦРММ) в пос. Искателей изготовили по чертежам 1982 года такую же головку. ЦРММ передало ее заказчику с паспортом от 17.11.93. В нем, в частности, указано:
Наименование головка вертлюжная.

Тип золотниковый.

Техническая характеристика: P_раб. 40 МПа, диаметр золотника 35 мм, присоединительные резьбы 3 122 и тампонажная 2'' (Д_у 50 мм).

В комплект входят:
1 головка вертлюжная.

2 штурвал дистанционного управления.

К паспорту приложен акт на опрессовку от 17.11.93. В нем, в частности, указано:
"Мы опрессовали вертлюжную головку N 1 дистанционного управления на давление P_пр. 60 МПа.

Комиссия пришла к выводу, что головка N 1, дистанционное управление, удовлетворяют условиям прочности и герметичности, пригодна к эксплуатации".

При опрессовке головку под давлением открывали дистанционно фалом.

Описание устройства в статическом состоянии.

В корпусе с конической резьбой бурильных труб свободно вращается полый вертикальный ствол с уплотнительными резиновыми кольцами 3 и левой резьбой. Бурт отвода опирается на уступ корпуса внизу и через упорный подшипник в грундбуксу вверху, снабженную прорезями под серповидный ключ. На вертикальный ствол с подшипником и грундбуксой навернут и закреплен тройник, снабженный: тампонажной резьбой 1 на одном конце и резьбами на другом конце: наружной под стопорный колпак и внутренней ленточной резьбой под винт 4; гнездом под манометр 2; проходным гнездом, примыкающим к тампонажной резьбе 1; глухим гнездом, полностью вмещающим золотник с уплотнительными резиновыми кольцами 3.

Ствол с тройником опускают в корпус и заворачивают грундбуксу серповидным ключом.

На фиг.1 золотник запирает оба гнезда, головка закрыта. В тройнике свободно вращается горизонтальный запорный вал, снабженный: золотником с уплотнительными резиновыми кольцами 3; винтом с ленточной резьбой 4; посадочным квадратом 5 под штурвал дистанционного управления, изображенного на фиг.2.

Стопорный колпак ограничивает продольное перемещение штока при открытии головки. Штурвал дистанционного привода (фиг.2) состоит из ступицы с отверстием под квадрат 5 и спиц с угольниками и наружными ободами, приваренными к угольникам спиц.

Фал дистанционного привода опирается на угольники и передает им и ступице крутящий момент от натяжки соответствующей ветви фала. Ветви фала связаны, образуя кольцо.

Устройство работает следующим образом.

Головку закрепляют машинными ключами на бурильной трубе, закрепленной в клиньях на роторе.

На тампонажную резьбу 1 закрепляют шарнирный угольник с одной-двумя штангами.

В гнездо 2 вворачивают манометр.

Трубку с головкой поднимают и укладывают на мостки.

После спуска инструмента трубку с головкой подают в элеватор, закрепляют штурвал дистанционного привода с надетым на него фалом.

Трубку с головкой и тампонажными штангами наворачивают на бурильную колонну. Натяжкой ветвей фала с его перетягиванием вращают в нужную сторону штурвал дистанционного привода и запорный вал с винтом 4. Вращение винта 4 передвигает запорный вал с золотником из одного положения в другое. Уплотнительные кольца 3 на золотнике обеспечивают герметичность на контакте золотник-гнездо. Золотник в гнездах играет роль запорно-сальникового устройства.

Использование: изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к испытанию их в процессе бурения трубными испытателями пластов, и служит для оборудования бурильной колонны. Сущность изобретения: в корпусе установлен на подшипниках полый вертикальный ствол с отводом. В отводе, выполненном в виде тройника, цилиндрическое запорно-сальниковое устройство выполнено в виде горизонтального запорного вала с золотником. Золотник при перемещении может перекрывать отвод. Запорный вал установлен на ленточной резьбе и имеет дистанционный привод в виде колеса, охваченного фалом на угол 180^o и установленного на горизонтальном запорном валу. Ветви фала образуют замкнутое кольцо. Использование изобретения позволяет упростить процесс испытания скважин. 2 ил.

Устьевая головка, включающая корпус, выполненный с возможностью присоединения к бурильной трубе, установленный в корпусе с возможностью свободного вращения полый вертикальный ствол с отводом и уплотнительными элементами, цилиндрическое запорно-сальниковое устройство и дистанционный привод в виде колеса, охваченного гибким элементом, отличающаяся тем, что отвод выполнен в виде тройника, цилиндрическое запорно-сальниковое устройство выполнено в виде горизонтального запорного вала с золотником, установленного в тройнике с возможностью вращения по ленточной резьбе для передвижения золотника в гнездах тройника из одного положения в другое, колесо выполнено с возможностью закрепления на горизонтальном запорном валу и имеет ступицу, спицы с угольниками и наружные ободы, прикрепленные к угольникам, а гибкий элемент выполнен в виде фала, опирающегося на угольники колеса и охватывает последние на угол 180^o.