АРМАТУРА УСТЬЯ СКВАЖИНЫ Российский патент 2001 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано в качестве оборудования устья нефтяных скважин, эксплуатируемых штанговыми глубинными насосами (ШГН).

Известна фонтанная арматура [1], содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб и каналом сообщения с межтрубным пространством, конусную муфту для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель, устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного штангового насоса, запорные органы, установленные в канале сообщения полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством.

Недостатком известной арматуры является отсутствие возможности проведения замены запорных органов без остановки процесса добычи и разгерметизации рабочей полости арматуры.

Наиболее близким аналогом к заявляемой является арматура устья скважины [2] , содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, каналом сообщения с межтрубным пространством и каналом сообщения полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством, запорные органы, установленные в упомянутых каналах сообщения, конусную муфту для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель и устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного и штангового насоса.

Недостатком известной арматуры также является отсутствие возможности проведения замены запорных органов без остановки процесса добычи и разгерметизации рабочей полости арматуры.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание арматуры, обеспечивающей возможность замены запорных органов без остановки процесса добычи и без разгерметизации рабочей полости арматуры, т.е. осуществление замены под давлением рабочей среды.

Поставленная задача решается тем, что арматура устья скважины, содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, каналом сообщения с межтрубным пространством и каналом сообщения полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством, запорные органы, установленные в упомянутых каналах сообщения, рабочую полость, конусную муфту для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель и устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного штангового насоса, согласно изобретению снабжена камерой шлюзового типа, выполненной с возможностью герметичного присоединения к корпусу соосно с одним из запорных органов, при этом камера шлюзового типа содержит подвижный шток для захвата запорного органа и перемещения его в полость камеры, шиберный затвор для разобщения полости камеры от рабочей полости арматуры устья скважины, причем полость камеры сообщена с рабочей полостью арматуры устья скважины каналом, перекрытым игольчатым вентелем.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:
на фигуре 1 - общий вид в разрезе по вертикальной плоскости;
на фигуре 2 - горизонтальный разрез по плоскости А-А;
на фиг. 3 - камера шлюзового типа, установленная над запорным органом, подвижный шток камеры изображен в момент захвата запорного органа;
на фигуре 4 - камера шлюзового типа в момент извлечения запорного органа из арматуры устья скважины, шиберный затвор при этом находится в положении "открыто";
на фигуре 5 - фрагмент камеры шлюзового типа в момент перемещения шиберного затвора из положения "открыто" в положение "закрыто";
на фигуре 6 - разрез камеры шлюзового типа по Б-Б;
на фигуре 7 - разрез шибера по В-В.

Арматура устья нефтяной скважины (далее - арматура. фиг. 1, 2) содержит корпус 1 с каналами сообщения и технологическими узлами, приведенными в таблице.

Манометрические штуцеры 6 снабжены манометрами 11. Корпус 1 оснащен также конусной муфтой 12 с уплотнителями 13, патрубком 14 для соединения с НКТ, защитной втулкой 15 и стопорным кольцом 16. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 17 с помощью резьбовых шпилек 18 и уплотнителя 19. Внутри крышки 17 установлен противоаварийный отсекатель 20, выполненный в виде подпружиненной поворотной заслонки 21 и контактного упора 22. На крышке 17 установлен самоцентрирующийся сальниковый уплотнитель 23 (СУС) для герметизации полированного штока 24. СУС фиксируется в рабочем положении на крышке 17 при помощи упорной шайбы 25 и резьбовых шпилек 18. К корпусу 1 соосно с запорным органом 7 установлена камера шлюзового типа (далее - камера) 27. Камера (фиг. 3) содержит корпус нижний 28 и корпус верхний 29, подвижный шток 30 с захватом 31, втулку нажимную 32, резьбовой уплотнитель 33, седло верхнее (уплотнительное) 34, седло нижнее (направляющее) 35, шибер 36, втулку приводную 37, винт приводной 38, канал сообщения 39, перекрытый игольчатым вентилем 40. Шибер 36 выполнен из двух одинаковых между собою половин, между которыми расположены пружины 41 (фиг. 4, 6,7).

Функционирует арматура следующим образом (фиг. 2, 4). Устанавливают арматуру корпусом 1 на горизонтальный фланец колонной головки и закрепляют резьбовыми шпильками (не показано). К напорному боковому отводу 3 подсоединяют фланец с патрубком для соединения с напорным трубопроводом (не показано). К затрубному боковому отводу 5 подсоединяют фланец с патрубком для эхолотирования и подключения цементировочного агрегата (не показано). При работе ШГН нагнетаемая продукция поступает из полости НКТ 2 через открытый запорный орган 7 в напорный боковой отвод 3 и далее - в напорный трубопровод. При работе ШГН нагнетаемая продукция поступает из полости НКТ 2 через открытый запорный орган 7 в напорный боковой отвод 3 и далее - в напорный трубопровод. При этом запорный орган 7 в затрубном боковом отводе 5 закрыт. Запорный вентиль-клапан 9 работает в режиме обратного клапана, перепуская избыток газа из межтрубного пространства 4 в полость НКТ 2. В случае аварийного обрыва полированного штока 24 и падения его вниз освобождается контактный упор 22, выполненный из легкого металла (например, из баббита) и поворотная заслонка 21 под воздействием пружины герметично закрывает отверстие в крышке 17, не допуская выхода наружу скважинной жидкости.

Глушение скважины осуществляется подачей солевого раствора в межтрубное пространство 4 по затрубному боковому отводу 5 через открытый вентиль 7.

Манометры 11 контролируют давление в полости НКТ 2 и в межтрубном пространстве 4 через открытый обратный клапан 10. При смене манометра 11 штуцер 6 извлекают из обратного клапана 10, который при этом закрывается.

При необходимости произвести замену запорного органа 7 соосно ему присоединяют к корпусу 1 камеру 27, при этом шибер 36 находится в положении "открыто", а шток 30 располагается в полости верхнего корпуса 29 (фиг. 3). Вращением штока 30 вправо подводят его захват 31 к шестигранной головке запорного органа 7 и ориентируют совпадение граней головки с гранями захвата 31. Далее, вращая втулку нажимную 32 и удерживая от вращения шток 30, обеспечивают поступательное движение штоку 30 для соединения шестигранных поверхностей захвата 31 с запорным органом 7. Затем вращением штока 30 влево вывинчивают запорный орган 7 из резьбового гнезда корпуса 1 арматуры и перемещают его в полость верхнего корпуса 29 камеры 27 (фиг. 4). При этом полость камеры получает сообщение с рабочей полостью арматуры. Далее вращением винта приводного 37 переводят шибер 36 в положение "закрыто" (фиг. 3), сливают жидкость из полости камеры 27 через дренажный клапан (не показано), отсоединяют верхнюю часть корпуса 29 камеры 27, извлекают запорный орган 7 из шестигранного гнезда захвата 31. Устанавливают в шестигранное гнездо захвата 31 новый запорный орган 7. Присоединяют верхний корпус 29 с запорным органом 7 внутри к нижнему корпусу 28, вращением игольчатого вентиля 40 выравнивают давление верхнего корпуса 29 с нижним 28, переводят шибер 36 в положение "открыто" и вращением штока 30 устанавливают новый запорный орган 7 в свое рабочее гнездо. Перед отсоединением камеры 27 опорожняют ее полость от жидкости при помощи дренажного клапана (не показано).

Практическое применение заявляемой арматуры позволит производить замену любого запорного-регулирующего органа без остановки процесса добычи и без разрядки давления в арматуре. При этом исключается длительный простой скважины и отпадает необходимость в дорогостоящей операции, связанной с глушением скважины задавочной жидкостью. Кроме того, процедура замены запорного органа с применением камеры шлюзового типа не требует привлечения тяжелой дорогостоящей техники и высокой квалификации рабочих.

Источники информации
1. Компановка фонтанной арматуры в горизонтальном положении на нефтяных и газовых скважинах, ВНИИОЭНГ N 4820, Москва, Т-06186, 1972.

2. RU 96115557 A1, 1998.

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано в качестве оборудования устья нефтяных скважин, эксплуатируемых штанговыми глубинными насосами. Арматура содержит корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб (НКТ), каналом сообщения с межтрубным пространством и каналом сообщения полости НКТ с межтрубным пространством. В корпусе установлены конусная муфта для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель и устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного штангового насоса. Запорные органы установлены в упомянутых каналах сообщения. Соосно с запорным органом к корпусу арматуры герметично присоединена камера шлюзового типа. Камера содержит подвижный шток для захвата запорного органа и перемещения его в полость камеры. Для разобщения полости камеры от рабочей полости арматуры камера содержит шиберный затвор. Полость камеры сообщена с рабочей полостью арматуры каналом. Канал перекрыт игольчатым вентилем. Изобретение позволяет создать арматуру, обеспечивающую возможность замены запорных органов под давлением рабочей среды. 6 ил., 1 табл.

Арматура устья скважины, содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, канал сообщения с межтрубным пространством и каналом сообщения полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством, запорные органы, установленные в упомянутых каналах сообщения, рабочую полость, конусную муфту для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель и устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного штангового насоса, отличающаяся тем, что она снабжена камерой шлюзового типа, выполненной с возможностью герметичного присоединения к корпусу соосно с одним из запорных органов, при этом камера шлюзового типа содержит подвижный шток для захвата запорного органа и перемещения его в полость камеры, шиберный затвор для разобщения полости камеры от рабочей полости арматуры устья скважины каналом, перекрытым игольчатым вентилем.