УСТРОЙСТВО ДЛЯ СМЕНЫ ЗАДВИЖЕК ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ НА УСТЬЕ БЕЗ ГЛУШЕНИЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2000 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к эксплуатации пробуренных скважин и может быть использовано для смены неисправных задвижек фонтанной арматуры без глушения скважины при добыче нефти и газа.

Известно устройство для смены задвижек на устье скважины (класс E 21 B 33/03 N 175633), содержащее две опорные плиты, ходовые винты, приводной вал, полый шток, пакер, механизм герметизации штока относительно корпуса задвижки с фланцем, узел крепления к фонтанной арматуре.

Недостатки устройства следующие.

а) После установки пакера внутри фонтанной арматуры при раскреплении фланцевого соединения и последующей работе, когда перемещают задвижку и часть устройства, имеющих большой вес, создаются условия для отрицательного их действия.

Действие происходит от их соприкосновения с длинными деталями устройства, выступающими из фонтанной арматуры (полый шток), ходовыми винтами и другими, подобно длинным рычагам. Такое действие создает опасность нарушения фиксации пакера и его герметичности.

б) Устройство может применяться только для цилиндрического канала фонтанной арматуры.

Известно также устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины (класс E 21 B 33/03 N 1838577).

Данное устройство содержит опорную плиту, полый шток, пакер, приводной вал, опорные сухари и конический насадок, установленный на валу с возможностью взаимодействия с опорными сухарями и образование узла крепления полого штока к внутренней поверхности крестовины фонтанной арматуры, при этом полый шток выполнен с равномерно расположенными по его окружности радиальными отверстиями, в которых размещены опорные сухари.

Недостатки этого устройства следующие.

а) В период после распределения фланцев, когда перемещают задвижку и часть устройства, создаются условия для отрицательного действия их (трение, толчки, вес) на выступающие из канала фонтанной арматуры подобно длинному рычагу - полый шток, приводной вал. Такое действие создает опасность нарушения фиксации пакера и его герметичности.

б) Применить его можно только для замены задвижек, установленных на крестовине фонтанной арматуры. Для его работы необходимо наличие упорного бурта в канале фонтанной арматуры для опирания на него опорных сухарей.

Цель предлагаемого изобретения - повысить надежность устройства в работе, исключив отрицательное действие перемещаемых задвижки и частей устройства на выступающую из канала фонтанной арматуры длинную часть устройства при раскреплении фланцевого соединения и в процессе последующей работы, и создании возможности замены всех задвижек фонтанной арматуры как при цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб, так и в цилиндрическом переходящем в раструб в направлении скважины канале в боковом отводе крестовины фонтанной арматуры.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено сменными пакерами - насадками, имеющими шлипсовый захват, фиксирующий и удерживающий их в цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб или в цилиндрическом переходящим в раструб в направлении скважины канале бокового отвода крестовины фонтанной арматуры от выталкивающего действия давления скважины и снабжено также сцепляющим и расцепляющим узлом для отсоединения приводного вала и полого штока от пакера - насадки после его установки и соединения с ним перед извлечением его, а форма плашек шлипсового захвата выполнена по форме соответствующей цилиндрическому каналу фонтанной арматуры, не имеющему упора, или внутренней поверхности верхней части насосно-компрессорных труб, или цилиндрическому переходящему в раструб в направлении скважины каналу бокового отвода крестовины фонтанной арматуры.

На фиг. 1-6 показана схема устройства. Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины состоит из привода (фиг. 1, 2) и сменных пакеров-насадок (фиг. 3,4,5,6). Привод содержит приводной вал 1, полый шток 2. Приводной вал 1 и полый шток 2 проходят через узлы герметизации 3, 4. На корпус 5 узла герметизации 3 приводного вала 1 опирается опорная плита 6. Опорная плита 6 имеет центральное осевое отверстие для корпуса 5 узла герметизации 3 и два отверстия для ходовых винтов 7. Корпус 5 фиксируется в осевом отверстии опорной плиты 6 гайкой 8. Ходовые гайки 9 навинчины на ходовые винты 7. На приводном валу 1 установлены пружина 10, упорная втулка 11, центратор 12, зафиксированный двумя шайбами-пружинами 13. В конце приводного вала 1 имеется штифт 14. На полом штоке 2 закреплен наконечник 15 с помощью резьбы и фиксирующего винта 16. На конце наконечника 15 вырезаны выступы. На ходовых винтах 7 установлены фиксирующие втулки 17. Привод имеет фланец 18 для присоединения к задвижке. На концах ходовых винтов 7, проходящих через отверстия фланца 18, нарезана резьба для крепления устройства к задвижке фонтанной арматуры.

Пакеры-насадки (фиг. 3,4,5,6) выполнены с двумя вариантами плашек шлипсовых захватов. На фиг. 3 и 4 показан пакер-насадка для цилиндрического, переходящего в раструб бокового канала крестовины фонтанной арматуры. На фиг. 5 и 6 пакер-насадка для цилиндрического канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. На фиг. 3 и 5 пакера-насадки изображены в свободном состоянии. На фиг. 4 и 6 - пакера-насадки в сжатом состоянии.

Пакер-насадка состоит из уплотнительных элементов 21, плашки 22, валика 23, гайки ходовой 24, кольца 25, конуса 26, шайбы-пружины 27, фиксирующую конус 26 на валике 23. На конце валика 23 закреплен наконечник 28 с помощью резьбы и штифта 29. С помощью наконечника 28 пакер-насадка соединяется с приводным валом 1 привода. На внутренней поверхности плашки 22 вырезан паз по типу ласточкина хвоста, посредством которого она взаимодействует с конусом 26. На верхней поверхности кольца 25 вырезаны т-образные пазы, посредством которых оно взаимодействует с плашками. На боковой поверхности ходовой гайки 24 прорезаны пазы, в которых входят выступы наконечника 15 полого штока 2. Через боковые отверстия ходовой гайки 24 и уплотнительные элементы 21 проходят винты 30, которые ввинчены в кольцо 25.

Смена неисправной задвижки производится следующим образом.

Перед применением устройства необходимо присоединить сменный пакер-насадку к приводу. Присоединить надо пакер-насадку, имеющий шлипсовый захват с формой плашек, соответствующей форме канала внутри фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. Для этого надо вставить конец приводного вала 1 в наконечник 28 валика 23 пакера-насадки, совместить выступы наконечника 15 полого штока 2 с пазами на ходовой гайке 24, затем сжать пружину 10, уперев буртик валика 23 в жесткий предмет, и привести приводной вал 1 в зацепление с наконечником 28 валика 23. Закрыть вентиль 31. Вставить пакер-насадку внутрь задвижки, присоединить фланец 18 устройства к задвижке фонтанной арматуры. Открыть задвижку. Вращением ходовых гаек 9 переместить пакер-насадку внутрь канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб к месту его установки. Вращением приводного вала 1 привести плашки 22 в зацепление с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб и сжать уплотнительные элементы 21. Вращаемый приводной вал 1 через штифт 14 и наконечник 28 вращает валик 23, ходовая гайка 24 удерживается выступами наконечника 15 полого штока 2. Расстояние между буртиком валика 23 и ходовой гайки 24 уменьшается. Буртик валика 23 толкает конус 26. Конус 26 взаимодействует с плашками 22. Плашки 22 взаимодействуют с кольцом 25. За счет этих взаимодействий плашки 22 перемещаются и приходят в зацепление с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней частью насосно-компрессорных труб, а уплотнительные элементы 21 сжимаются за счет уменьшения расстояния между ходовой гайкой 24 и кольцом 25, герметично разобщают полость неисправной задвижки от полости скважины. При этом необходимо контролировать положение шлипсового захвата и пакера-насадки в целом по указателю 31 и длине хода ходовых гаек 9 и опорной плиты 6 внутри канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. Если необходимо, то корректировать их положение надо перемещением опорной питы 6, вращая ходовые гайки 9, и вращая приводной вал 1. Открыть вентиль 32, снизить давление внутри устройства и демонтируемой задвижки до атмосферного. Наличие избыточного давления контролировать по выходящей струе и по манометру, который присоединен к вентилю 32 через тройник. При недостаточной герметичности вращением приводного вала 1 дожать уплотнительные элементы 21. Убедившись в отсутствии избыточного давления, надежности действия шлипсового захвата раскрепить фланцевое соединение, демонтировать неисправную задвижку с приводом устройства. Установить новую задвижку. Затем отрегулировать направление положения штифта 14 приводного вала 1 в соответствии с положением выреза на наконечнике 28 валика 23, а направление выступов наконечника 15 полого штока 2 - с положением, соответствующим направлению пазов на ходовой гайке 24. Присоединить привод устройства к установленной задвижке, при этом приведя в зацепление приводной вал 1 через штифт 14 с наконечником 28 валика 23, а выступы наконечника 15 полого штока 2 - с ходовой гайкой 24. Вращением приводного вала 1 уплотнительные элементы 21 приводятся в свободное состояние, а шлипсовый захват из зацепления. Приводной вал 1 через штифт 14 вращает валик 23 и наконечник 28, ходовая гайка 24 удерживается выступами наконечника 15 полого штока 2. Расстояние между буртиком валика 23 и ходовой гайки 24 увеличивается. Конус 26, зафиксированный шайбой-пружиной 27 на валике 23, перемещается и расстояние между ходовой гайкой 24 и кольцом 25 тоже увеличивается до первоначального в соответствии с длиной винтов 30. В следствие того, что плашки 22 связаны с конусом 26 и кольцом 25, они приближаются к оси валика 23 и выходят из зацепления с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней частью насосно-компрессорных труб. После этого вращением ходовых гаек 9 на ходовых винтах 7 переместить пакер-насадку в первоначальное положение перед шибером задвижки. Закрыть задвижку и демонтировать устройство.

Изобретение может быть использовано при эксплуатации пробуренных скважин в нефтегазодобывающей промышленности при ремонте фонтанных арматур на устье скважин без их глушения, в частности для замены центральных и затрубных задвижек. В устройстве применены сменные пакеры-насадки, имеющие несколько вариантов шлипсовых захватов. Плашки захватов выполнены двух форм - одни для цилидрического канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб, другие - для канала, расширяющегося раструбом в крестовине фонтанной арматуры. Устройство снабжено сцепляющим и расцепляющим узлом. Это позволяет отсоединить приводной вал и полый шток от зафиксированного пакера-насадки и только после этого демонтировать неисправную задвижку с остальной частью устройства. Исключается механическое действие демонтируемых задвижки и части устройства при их перемещении после раскрепления фланцев на длинные детали (приводной вал, полый шток и др.), которые могли бы выступать при отсутствии сцепляющего и расцепляющего узла. Устраняется опасность нарушения фиксации и герметичности пакера. Повышается надежность устройства в работе. 6 ил.

Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье без глушения скважины, содержащее опорную плиту, ходовые винты, приводной вал, узлы герметизации приводного вала и полного штока, отличающееся тем, что снабжено сменными пакерами-насадками, имеющими шлипсовый захват, фиксирующий и удерживающий их в цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб или в цилиндрическом переходящим в раструб в направлении скважины канале бокового отвода крестовины фонтанной арматуры от выталкивающего действия давления скважины и снабжено также сцепляющим и расцепляющим узлом для отсоединения приводного вала и полого штока от пакера-насадки после его установки и соединения с ним перед извлечением его, а форма плашек шлипсового захвата выполнена по форме соответствующей цилиндрическому каналу фонтанной арматуры, не имеющему упора, или внутренней поверхности верхней части насосно-компрессорных труб или цилиндрическому переходящему в раструб в направлении скважины каналу бокового отвода крестовины фонтанной арматуры.