ПРЕВЕНТОР Российский патент 1997 года по МПК E21B33/06 

Изобретение относится к устройствам, герметизирующим устья скважин всех назначений с давлением на устье до 10 кг/см². Он используется в процессе бурения и спуско-подъемных операций колонн труб диаметром 30 500 и более мм.

Известен превентор, содержащий корпус, крышки, роликовые уплотнительные элементы с кольцевыми выемками на цилиндрических поверхностях, ступенчатые втулки (состоящие из двух симметричных полувтулок каждая), болты оси и подшипниковые узлы, снабженные подпружиненными упорами, размещенными в выемках роликовых уплотнительных элементов, которые обеспечивают надежность герметизации устья скважины [1]
Авт. свид. N 385.024 принято в качестве прототипа, его характеристика приведена выше.

Прототип имеет недостатки:
во-первых, при протяжке колонны труб, смазанных глинистым раствором или нефтепродуктами через превентор, возникает ее проскальзывание между роликовыми уплотнительными элементами, что сопровождается их неравномерным износом;
во-вторых, возникает существенное затруднение ввода торца колонны труб в превентор, сопряженное с нарушением норм техники безопасности.

Цель изобретения повышение надежности работы превентора при одновременном увеличении долговечности и обеспечение полной безопасности работ буровиков.

Большой диапазон диаметров герметизируемых колонн на скважинах всех назначений и отсутствие данных количественного применения превенторов разных типоразмеров исключают возможность определения размера экономического эффекта. Однако ожидаемая надежность и долговечность превентора могут увеличиться в два три раза; затраты времени на ввод колонны в превентор уменьшатся в десятки раз при полной безопасности работ.

Цель достигается тем, что уплотнительным роликам сообщается регулируемый крутящий момент дополнительной ведущей вал-шестерней, состыкованной, например, с валом с плавно регулируемой скоростью вращения реверсивного гидродвигателя. Вал-шестерня установлен на подшипниках с возможностью зацепления в рабочем положении с одной из ступенчатых втулок. Причем в полости вал-шестерни и в углублении крышки превентора встроена пружина, удерживающая в разомкнутом положении названную зубчатую пару при отключенном приводе.

На фиг.1 вид сбоку превентора, посаженного в подпятник. Левая сторона - без крышки, с частичным вертикальным разрезом его с "привязкой" двух узлов регулирования степени герметизации и места посадки вал-шестерни дополнительного привода роликов.

Фиг.2 фрагмент верхней части превентора, где представлена кинематическая схема взаимодействия ведущей вал-шестерни с зубчатыми элементами полувтулки одного из роликов, который одновременно с этим взаимодействует с аналогичными элементами полувтулки второго ролика.

Фиг. 3 разрез фигуры 2 по В-В, где вал-шестерня выведена из зацепления с элементами полувтулки ролика пружиной, встроенной в ее полость.

Примеры конструктивного выполнения
Превентор состоит из корпуса 1, двух крышек 2 с уплотнениями 3, двух роликовых уплотнительных элементов 4, посаженных на две симметричные ступенчатые полувтулки 5 и оси-болты 6. В выступах полувтулок 5 размещены подшипниковые узлы 7. На дисках ступенчатых полувтулок нарезаны зубья, с помощью которых полувтулки обоих роликов находятся в постоянном зацеплении, обеспечивая их синхронное вращение и герметичность между ними. Роликовые уплотнительные элементы выполнены с кольцевыми выемками, в которых выемках - размещены связанные с корпусом, подпружиненные в осевом и радиальном направлении пружинами 8 и 9 подковообразные, разъемные в плоскости, перпендикулярной осям 6, упоры 10. Каждый упор состоит из двух частей, стыкующихся между собой по системе шип паз. Между ними размещены пружины, которые с заданным усилием прижимают упоры к кольцевым выемкам уплотнительных элементов в радиальном и осевом направлении относительно их осей 6.

Упоры могут быть изготовлены из металла или, например, фторопласта. Степень прижатия пружины 8 регулируется винтами 11.

Для герметизации скважин с колоннами разных диаметров достаточно заменить уплотнители 4 с опорными втулками 12. При вводе колонны в превентор его осевой канал с радиуса "R" увеличивается до радиуса "R 1", а натяг "a" обеспечивает необходимую степень герметизации колонны, а ступенчатые полувтулки плотнее прижимаются к уплотнениям 3 крышек 2. Этим обеспечивается герметизация скважины. При движении колонны вниз и вверх уплотнительные элементы с опорными ступенчатыми полувтулками вращаются на подшипниках. Износ поверхностей, герметизирующих колонну бурильных труб, компенсируется автоматически давлением пружин 8 и 9 на упоры 10.

Для повышения надежности работы превентора прототипа и равномерного износа его роликовых уплотнительных элементов в его компоновку(дополнительно к уже перечисленным позициям от 1 до 12) включены: вал-шестерня 13 с зубьями 14, шлицами 15, с пружиной 16 в его полости и уплотнением 17 в крышке 2. Вал-шестерня 13 15 подвижен в осевом направлении на величину "l" хода длины зуба 14 вал-шестерни 13 15, всегда подпружинен в сторону крышки 2, и зубья вал-шестерни 13 15 с зубьями ступенчатой полувтулки не взаимодействуют. При нажиме на торец вал-шестерни пружина 16 сжимается, зубья 14 шестерни входят в зацепление с зубьями ступенчатой полувтулки 5, которые всегда находятся в зацеплении с такими же зубьями второй ступенчатой полувтулки. Шлицевой конец вал-шестерни 13-15 соединяется, например, с валом гидропривода.

Работа устройства
Скорость спуска подъема колонны назначается технологической картой, а конструкция превентора ее не ограничивает.

До ввода колонны в зону действия роликовых уплотнительных элементов включается их гидропривод, который сообщает им вращательное движение в заданном направлении с заданной скоростью и крутящим моментом. После этого колонна вводится в опору действия уплотнительных роликов, захватывается ими, взаимоуплотняется и проходит между ними в заданном направлении, при минимально возможном трении между взаимодействующими поверхностями и при минимальном износе роликовых уплотнительных элементов.

В период ввода колонны в зону действия превентора и в дальнейшем полувтулки 5 раздвигаются на осях 6 и своими дисками прижимаются к уплотнениям 3 крышек 2, уплотняясь с ними.

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к бурению скважин всех назначений. Цель изобретения - повышение надежности герметизации устьев скважин и увеличение долговечности роликовых уплотнительных элементов. Поставленная цель достигается тем, что применяется принудительный привод роликов путем присоединения реверсивного приводного двигателя. 3 ил.

Превентор, содержащий корпус с крышками и подпружиненными упорами и роликовые уплотнительные элементы с приводом, включающим ступенчатые втулки с зубчатой наружной поверхностью, установленные на подшипниковых опорах, и уплотнительные элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе превентора при одновременном увеличении срока его службы, он снабжен валом-шестерней, установленной на подшипниках с возможностью соединения с выходным звеном реверсивного приводного двигателя и зубчатого зацепления с одной из ступенчатых втулок, причем вал-шестерня выполнена с пазом и образует с корпусом камеру, в которой размещена пружина сжатия.