ПРЕВЕНТОР Российский патент 2004 года по МПК E21B33/06 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья с целью предотвращения нефтегазопроявлений и открытых фонтанов при бурении и ремонте скважин.

Известен превентор (патент RU №2111336 С1, 6 Е 21 В 33/06, опубл. 20.05.98), содержащий корпус, установленные в нем плашки с уплотнениями и привод, причем плашки в сечении выполнены цилиндрической формы, ограниченной эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней и нижней полуокружностями.

Недостатком известного превентора является конструктивная и технологическая сложность, обусловленные конфигурацией плашки. Кроме того, этот превентор обеспечивает герметизацию устья только одним комплектом плашек (трубными или глухими), что снижает его эксплуатационные возможности и требует в соответствии с правилами промышленной безопасности установки на устье скважины двух превенторов - нижнего с глухими плашками и верхнего - с трубными. Тем самым, компоновка устьевого противовыбросового оборудования (ПВО) будет иметь значительный габарит по высоте.

Известен гидравлический управляемый превентор (патент США №5505426, МПК⁶ Е 21 В 33/06, опубл. 09.04.1996), включающий корпус с центральным осевым отверстием и двумя ярусами горизонтальных полостей, в которых размещены плашки со сменными уплотнителями, размещенными в пазах, выполненных в корпусе плашек, установленные снаружи корпуса соосно горизонтальным полостям боковых патрубков, в которых размещены механизмы перемещения плашек, включающие гидроцилиндры, резьбовые штоки, взаимодействующие с гайками боковых патрубков, уплотнения и штурвалы ручного управления.

Недостатком известного превентора является значительный габарит по высоте ввиду того, что плашки различного назначения (глухие для полного перекрытия центрального осевого отверстия и трубные для герметизации труб различных типоразмеров) расположены в ярусно размещенных по вертикали относительно корпуса боковых патрубках. Тем самым, компоновка (ПВО), размещенная на устье скважины под вышечным блоком буровой установки, имея увеличенный габарит по высоте, требует:

- повышенных трудозатрат на обслуживание известного превентора;

- повышенных затрат на монтаж буровой установки из-за необходимости подъема вышечного блока на дополнительные основания, следствие чего - ухудшение монтажеспособности буровой установки, во взаимодействии с которой эксплуатируется известный превентор.

Известен многозапорный превентор Пшеничного (патент RU №2013520 C1, МПК⁵ Е 21 В 33/06, опубл. 30.05.1994), включающий

- корпус с центральным осевым отверстием и горизонтальными полостями, расположенными в одной плоскости,

- установленный соосно с центральным осевым отверстием сменный цоколь с переменными внутренним и наружным диаметрами,

- установленные с возможностью перемещения в горизонтальных полостях комбинированные плашки цилиндрической формы, содержащие верхний и нижний ярусы уплотнений, нижние из которых взаимодействуют с цоколем, а верхние - между собой или между собой и герметизируемой трубой,

- размещенные в боковых патрубках, присоединенных к корпусу соосно горизонтальным полостям, механизмы перемещения плашек, включающие резьбовые штоки, гайки, уплотнения и маховики.

Недостатком известного превентора являются значительные габариты в горизонтальной плоскости из-за равномерно расположенных вокруг корпуса боковых патрубков, радиальный габарит которых дополнительно увеличивается боковыми патрубками с механизмами привода плашек. Тем самым увеличивается трудоемкость ремонта и обслуживания известного превентора.

Кроме того, при наличии в спускаемой (поднимаемой) компоновке бурильной колонны элементов с различными наружными диаметрами (нескольких типоразмеров бурильных труб, утяжеленных бурильных труб, турбобура (винтового двигателя), центраторов, стабилизаторов и долота) известный превентор не может обеспечить ни осуществления спускоподъемных операций, ни герметизации устья, так как по мере спуска-подъема элементов компоновки необходима смена цоколя с переменными внутренним и наружными диаметрами, для чего превентор должен быть демонтирован с устья. Тем самым увеличиваются трудозатраты и время подготовки известного превентора к использованию.

Существенным недостатком известного превентора является низкая надежность работы, обусловленная замкнутым объемом (“карманом”), образованным в горизонтальной полости сменным цоколем и плашками, при этом высота “кармана” равна высоте сменного цоколя. В процессе бурения при промывке скважины в этот “карман” будут выпадать и осаждаться твердая фаза циркулирующего бурового раствора, шлам и посторонние предметы. Поэтому при перемещении плашек для герметизации устья скважины ярусы уплотнений не смогут сомкнуться ни с цоколем, ни друг с другом, поскольку этому будет препятствовать содержимое “кармана”. Отсутствие доступа сверху для регулярной очистки “кармана” перед применением превентора требует его разборки - демонтажа боковых патрубков с механизмами перемещения и извлечения плашек. Эта операция достаточно длительна и требует не менее получаса - часа работы, что в случае начавшегося выброса бурового раствора, где счет времени действий буровой бригады идет на минуты и даже секунды, не обеспечит оперативности герметизации устья и может привести к открытому фонтану.

Задачей изобретения является создание конструкции, обеспечивающей надежность герметизации уплотняемых труб в процессе бурения и ремонта скважин, простоту обслуживания, снижение высоты превентора, его металлоемкости.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в предлагаемом превенторе, содержащем корпус с размещенными в нем симметрично расположенными перпендикулярно оси вертикального канала комплектами плашек двух типоразмеров с эластичными уплотнителями, с приводом управления каждой из них, включающим приводной шток, имеющей резьбовое соединение с гайкой, в отличие от прототипа плашки двух типоразмеров объединены в один плашечный блок и помещены в корпус плашечного блока, имеющий радиальный уплотнитель. Плашки двух типоразмеров выполнены в соприкосновении друг с другом боковыми и горизонтальной поверхностями эластичных уплотнителей. В плашечных блоках верхняя плашка установлена неподвижно в корпусе плашечного блока, приводной шток верхней плашки выполнен полым и соединен с корпусом плашечного блока с возможностью вращения относительно его. Внутри приводного полого штока расположен шток нижней плашки, соединенный с ней с возможностью вращения относительно нее и приводного полого штока. Причем общая ось вращения приводных штоков расположена перпендикулярно оси вертикального канала превентора и может быть смещена по вертикали на величину в пределах от нуля до половины диаметра расточки под корпус плашечного блока. Кроме того, комплект нижних плашек выполнен с возможностью перекрытия только трубного канала, оставшегося открытым после сведения корпусов плашечного блока, а корпус плашечного блока имеет цилиндрическую форму и в сечении по проточке, предназначенной под радиальный уплотнитель, - круглую форму.

На основании выше изложенного можно сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию “новизна”.

Благодаря такому конструктивному исполнению приводного узла плашек и расположению самих плашек обеспечивается более высокий (по сравнению с прототипом) эффект: снижаются высотные и габаритные характеристики превентора в целом, уменьшается время закрытия превентора.

На фиг.1 показан общий вид превентора в открытом положении; на фиг.2 - разрез корпуса плашечного блока с плашками; на фиг.3 - вид сверху.

Превентор содержит корпус 1, в котором симметрично расположены перпендикулярно оси вертикального канала превентора объединенные в плашечный блок комплекты плашек двух типоразмеров 3 и 4 со сменными уплотнителями. Плашечный блок помещен в корпус плашечного блока 2, снабженного радиальным уплотнителем 5. С корпусом плашечного блока 2 жестко соединен приводной полый шток 6 верхней плашки 4, имеющий на противоположной стороне резьбовую часть (внутреннюю и наружную) и посадочное место для штурвала управления 7. Приводной шток 8 нижней плашки 3 расположен внутри полого штока 6, находится с ним на одной оси вращения. Он соединен с плашкой 3 и имеет на противоположной стороне резьбовую часть с посадочным местом для штурвала управления 9. На приводном полом штоке 6 расположена гайка 10 с уплотнителями. Накидная гайка 11 жестко соединена посредством резьбы с корпусом превентора 1.

Приводной полый шток 6 связан с корпусом плашечного блока 2 с возможностью вращения относительно последнего на подшипнике скольжения 12, а приводной шток 8 связан с нижней плашкой (глухой) 3 с возможностью вращения относительно нее на подшипнике скольжения 13.

В корпусе плашечного блока 2 неподвижно установлена верхняя плашка 4, а нижняя плашка 3 имеет возможность горизонтального перемещения совместно с приводным штоком 8 относительно плашки 4 и, соответственно, корпуса плашечного блока 2.

Корпус плашечного блока выполнен в виде цилиндра, в сечении, предназначенным для радиального уплотнителя, представляет окружность.

Устройство работает следующим образом.

Закрытие превентора при наличии в скважине бурильной трубы или НКТ:

Вращением штурвала 7 перемещается приводной полый шток 6, взаимодействуя резьбовым соединением с гайкой 10, неподвижной относительно корпуса превентора 1, перемещая корпус плашечного блока 2 по направлению к центру скважины до упора уплотнителя верхней плашки 4 в колонну бурильных труб. Превентор закрыт.

Закрытие превентора при отсутствии в скважине бурильной трубы или НКТ:

Вращением штурвала 7 перемещают полый шток 6, взаимодействуя резьбовым соединением с гайкой 10, неподвижной относительно корпуса превентора 1 и, соответственно, перемещается корпус плашечного блока 2 в осевом направлении к центру скважины, до упора корпусов плашечных блоков и, соответственно, верхних плашек 4 друг в друга. При этом приводной (внутренний) шток 8 вращается с той же угловой скоростью и перемещается на то же осевое расстояние, что и полый шток 6, а нижняя плашка (глухая) 3 остается неподвижной относительно корпуса плашечного блока 2.

Затем вращением штурвала 9 перемещают приводной шток 8 с жестко связанной с ним нижней плашкой (глухой) 3 до упора плашек друг в друга, либо во второй типоразмер труб. Осевое перемещение приводного штока 8 происходит по внутренней резьбе полого штока 6 и наружной штока 8, причем полый шток 6 при этом неподвижен, так как он уже ввинчен до упора. Превентор закрыт.

Поскольку полый шток 6 жестко связан с корпусом плашечного блока 2, вращением штурвала 7 в обратном направлении происходит открытие блока, далее вращением штурвала 9 устанавливают в исходное положение нижние плашки. Превентор открыт.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья с целью предотвращения нефтегазопроявлений и открытых фонтанов при бурении и ремонте скважин. Превентор содержит корпус с размещенными в нем симметрично расположенными перпендикулярно оси вертикального канала превентора комплекты плашек двух типоразмеров с эластичными уплотнителями. Имеется привод управления каждой из них, включающий приводной шток, имеющий резьбовое соединение с гайкой. Плашки двух типоразмеров объединены в плашечный блок и помещены в корпус плашечного блока, имеющий радиальный уплотнитель. Плашки двух типоразмеров выполнены в соприкосновении друг с другом боковыми и горизонтальной поверхностями эластичных уплотнителей. В плашечных блоках верхняя плашка установлена неподвижно в корпусе плашечного блока. Приводной шток верхней плашки выполнен полым и соединен с корпусом плашечного блока с возможностью вращения относительно него. Внутри приводного полого штока расположен приводной шток нижней плашки, соединенный с ней с возможностью вращения относительно нее и приводного полого штока. Общая ось вращения приводных штоков расположена перпендикулярно оси вертикального канала превентора и может быть смещена по вертикали на величину в пределах от нуля до половины диаметра расточки под корпус плашечного блока. Обеспечивается надежность герметизации уплотняемых труб в процессе бурения и ремонта скважин и простота обслуживания, уменьшается высота превентора, его металлоемкость и сокращается время закрытия превентора. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Превентор, содержащий корпус с размещенными в нем симметрично расположенными перпендикулярно оси вертикального канала превентора комплектами плашек двух типоразмеров с эластичными уплотнителями, с приводом управления каждой из них, включающим приводной шток, имеющий резьбовое соединение с гайкой, отличающийся тем, что плашки двух типоразмеров объединены в плашечный блок и помещены в корпус плашечного блока, имеющий радиальный уплотнитель, плашки двух типоразмеров выполнены в соприкосновении друг с другом боковыми и горизонтальной поверхностями эластичных уплотнителей, при этом в плашечных блоках верхняя плашка установлена неподвижно в корпусе плашечного блока, приводной шток верхней плашки выполнен полым и соединен с корпусом плашечного блока с возможностью вращения относительно него, внутри приводного полого штока расположен приводной шток нижней плашки, соединенный с ней с возможностью вращения относительно нее и приводного полого штока, причем общая ось вращения приводных штоков расположена перпендикулярно оси вертикального канала превентора и может быть смещена по вертикали на величину в пределах от нуля до половины диаметра расточки под корпус плашечного блока.2. Превентор по п.1, отличающийся тем, что комплект нижних плашек выполнен с возможностью перекрытия только трубного канала, оставшегося открытым после сведения корпусов плашечного блока.3. Превентор по п.1, отличающийся тем, что корпус плашечного блока имеет цилиндрическую форму и в сечении по проточке, предназначенной под радиальный уплотнитель, - круглую форму.