ПРЕВЕНТОР Российский патент 2010 года по МПК E21B33/06 

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении, исследовании и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды.

Известен «Превентор плашечный гидравлический ППГ-280-350 (Г.М.Гульянц, «Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию», М., «Недра», 1983, стр.72-74, рис.11.15), содержащий:

- корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью,

в которой установлены подвижные плашки,

- гидропривод плашек, включающий гидроцилиндр с крышкой, с которой связан кожух, в стенках которого выполнены диаметрально противоположные сквозные вырезы,

- и ручной привод, содержащий винт со штурвалом, взаимодействующий с гайкой, выполненной в поршне гидроцилиндра.

В известном превенторе в случае отказа гидропривода ручной привод предназначен только для закрывания плашек. Для их возврата в исходное положение ручной привод не может быть использован, что является недостатком известного превентора.

Известен «Превентор» (Патент ПМ №39909, Е21В 33/03, БИМП №23 от 20.08.2004), содержащий:

- корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью,

в которой установлены подвижные плашки,

- гидропривод плашек, включающий гидроцилиндр с крышкой, с которой связан кожух, выполненный в виде стакана, в стенках которого выполнены диаметрально противоположные сквозные вырезы, расположенные в горизонтальной плоскости,

- ручной привод, содержащий винт со штурвалом, взаимодействующий с резьбой, выполненной в штоке гидроцилиндра,

- и узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом, содержащий подвижную опорную пластину, установленную в торце стакана и взаимодействующую отверстиями различного диаметра с винтом,

- большее из которых взаимодействует с наружной цилиндрической поверхностью винта,

- а меньшее - с проточкой, выполненной на наружной цилиндрической поверхности винта.

Ручной привод известного превентора при отказе гидропривода обеспечивает как поступательное, так и возвратное перемещение плашек, но это связано с дополнительными затратами времени. Объясняется это тем, что для возврата плашек в исходное положение необходимо предварительно возвратить в исходное положение винт, вывинчивая его из штока гидроцилиндра до совмещения проточки на винте с плоскостью, в которой перемещается подвижная опорная пластина. После этого последнюю необходимо расфиксировать, переместить до совмещения отверстия меньшего диаметра с проточкой и зафиксировать в этом положении. Тем самым будет обеспечена неподвижность винта в продольном направлении и кинематическое взаимодействие винта со штоком для возврата плашек. Затем вращением винта, ввинчивая его в шток, вытягивают последний вместе с поршнем и плашкой в исходное положение.

Аналогичную процедуру при отказе гидропривода, но с обратной последовательностью действий необходимо произвести и для закрывания плашек.

Столь значительные затраты времени с применением ручного привода в известном превенторе для закрывания-открывания плашек могут негативно сказаться на надежности и безопасности работ, проводимых на скважине, например по предотвращению или ликвидации нефтегазопроявлений и открытых фонтанов. Это обусловлено тем, что попытка закрытия превентора от гидравлического пульта управления, выявление неисправности последнего и само ручное закрытие требует немалых затрат времени в ситуации, где счет его идет на минуты и даже секунды. Последствием неоперативности закрытия превентора в таких случаях будет открытый газонефтяной фонтан, ликвидация которого потребует значительных затрат.

Расположение сквозных вырезов, выполненных диаметрально противоположно в стенках стакана в горизонтальной плоскости, обеспечивает удобство визуального контроля расположения конца штока гидроцилиндра, по которому контролируется открытое, закрытое или промежуточное положение плашек. Однако горизонтальное расположение вырезов позволяет накапливаться в полости стакана остаткам бурового раствора, атмосферным осадкам и пр., что при отрицательных температурах, превращаясь в лед, сцементированный твердой фазой раствора, может препятствовать перемещению плашек в конечные положения. А это, в свою очередь, приведет к тому, что при закрывании плашки могут не сомкнуться на теле трубы и не будет достигнута герметичность перекрытия, последствием чего может быть открытый газонефтяной фонтан.

Кроме того, в известном превенторе узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом, содержащий подвижную опорную пластину, не обеспечивает соблюдение правил безопасности при эксплуатации, которые предусматривают обязательную ручную фиксацию плашек после закрытия превентора гидроприводом. Эта операция должна осуществляться штурвалами с ручного дистанционного пульта управления, расположенного в укрытии на некотором удалении от устья скважины. Для этого от штурвалов к винтам ручного привода монтируют карданные валы. Однако переключение известного превентора на ручное управление требует восстановления кинематической связи ручного привода с гидроприводом, т.е. расфиксации, перемещения и фиксации подвижной опорной пластины с целью совмещения ее отверстия меньшего диаметра с проточкой на винте, для чего обслуживающему персоналу необходимо подойти непосредственно к превентору, т.е. к устью скважины, находящейся под давлением, что небезопасно.

Совокупность перечисленных обстоятельств значительно снижает надежность и безопасность работы известного превентора.

Задачей изобретения является создание технического решения превентора, обеспечивающего повышение надежности работы.

Для обеспечения этого технического результата в известном превенторе, содержащем:

- корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью,

в которой установлены подвижные плашки,

- гидропривод плашек, включающий гидроцилиндр с поршнем, штоком и крышкой, с которой связан кожух, выполненный в виде стакана, в стенках которого выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы, расположенные в горизонтальной плоскости,

- ручной привод, содержащий винт со штурвалом, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра,

- и узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ,

- узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом содержит втулку, установленную на конце винта с возможностью вращения, на которой перпендикулярно продольной оси выполнены сквозные отверстия в количестве не менее четырех,

- и стопор, взаимодействующий со сквозными отверстиями втулки,

- гайка, взаимодействующая с резьбой винта, выполнена в торце кожуха,

- а на конце штока гидроцилиндра перпендикулярно оси выполнено сквозное отверстие, взаимодействующее со сквозными отверстиями втулки и стопором,

причем в стенках кожуха в вертикальной плоскости дополнительно выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы,

- и длина всех пазов превышает величину хода плашки.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:

на фиг.1 - продольный разрез превентора, плашки открыты гидроприводом;

на фиг.2 - вид на кожух сверху;

на фиг.3 - шток ручного привода;

на фиг.4 - продольный разрез превентора; плашки закрыты гидроприводом и зафиксированы ручным приводом;

на фиг.5 - продольный разрез превентора; плашки открыты ручным приводом;

на фиг.6 - продольный разрез превентора, ручной привод кинематически связан с гидроприводом с целью последующего открывания плашек.

Превентор содержит корпус 1 (фиг.1) с проходным отверстием 2, плашки 3 и гидроприводы плашек. Гидропривод плашки 3 состоит из гидроцилиндра 4 с поршнем 5, штоком 6 и крышкой 7 и ручного привода, включающего в себя выполненный совместно с крышкой 7 кожух 8, выполненный в виде стакана, и винт 9, имеющий резьбу и установленный в гайке 10, размещенной на торце кожуха 8. В стенках кожуха 8 выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы: вертикальные 11 и горизонтальные 12 (фиг.2). На винтах 9 установлены штурвалы 13, вместо которых могут быть присоединены карданные валы дистанционного ручного управления (не показаны).

На конце штока 6 перпендикулярно оси выполнено сквозное отверстие 14, расположенное на кольцевой проточке 15. В канавке 16 (фиг.3), выполненной перед головкой 17 винта 9, установлена навинчиванием втулка 18, имеющая внутреннюю резьбу 19, соответствующую резьбе винта 9, и сквозные отверстия 20, расположенные перпендикулярно оси втулки 18, фиксация которой в канавке 16 осуществляется стопорным кольцом 21. Кинематическая связь гидропривода с ручным приводом осуществляется посредством стопора 22, который взаимодействует с отверстием 14 штока 6 и отверстиями 20 втулки 18 (фиг.5 и 6).

Превентор, смонтированный на устье скважины (не показано), работает следующим образом.

Работа в гидравлическом режиме управления.

Для герметизации устья скважины заявляемым превентором в закрывающую полость гидроцилиндра 4 (фиг.4) подается гидравлическая жидкость от гидростанции (не показана). Плашки 3 под воздействием поршня 5 и штока 6 перемещаются и перекрывают проходное отверстие 2 корпуса 1. После закрытия превентора плашки 3 фиксируются в этом положении ручным приводом, для чего вращением штурвала 13 винт 9, взаимодействующий с гайкой 10, перемещается до контакта головки 17 с торцем штока 6 (фиг.4). В этом положении даже при отказе гидропривода благодаря ручному приводу плашки 3 будут закрыты, обеспечивая герметизацию устья скважины, что предотвращает возникновение открытого фонтана и повышает безопасность работ на скважине.

Для открытия превентора гидроприводом необходимо предварительно произвести расфиксацию плашек 3 ручным приводом, для чего вращением штурвалов 13 отвести винт 9 от торца штока 6 в крайнее заднее положение и затем подать гидравлическую жидкость в открывающую полость гидроцилиндра 4 (фиг.1). Работа в ручном режиме управления.

Для управления превентором ручным приводом необходимо предварительно кинематически связать последний с гидроприводом. Для этого после совмещения одной из пары отверстий 20 втулки 18 с отверстиями 14 штока 6, что осуществляется благодаря возможности свободного вращения втулки 18 на конце винта 9, в отверстия 20 и 14 через сквозные пазы 11 или 12 вставляется стопор 22 (фиг.6). При этом плоскости расположения отверстий 20 и 14 совмещаются автоматически в крайних положениях штока 6 и винта 9 с втулкой 18.

Для закрытия плашек 3 превентора вращением штурвала 13 по часовой стрелке винт 9, взаимодействуя с гайкой 10, перемещается с втулкой 18, связанной стопором 22 со штоком 6 и плашкой 3 в крайнее переднее положение. При этом гидравлическая жидкость вытесняется поршнем 5 из полости гидроцилиндра 4 в бак гидростанции. Благодаря тому, что длина пазов 11 и 12 превышает величину хода плашки 3, стопор 22, перемещаясь в этих пазах из заднего крайнего положения в переднее крайнее положение, не будет оказывать препятствия перемещению винта 9, втулки 18, штока 6 и плашки 3, чем будет обеспечена работоспособность превентора. Дополнительное выполнение в стенках кожуха 8 диаметрально противоположных сквозных пазов 11 в вертикальной плоскости предотвращает накопление в полости кожуха 8 остатков бурового раствора и атмосферных осадков, которые при отрицательных температурах, превращаясь в лед, сцементированный твердой фазой раствора, могут препятствовать перемещению плашек 3 в конечные положения, поскольку остатки бурового раствора и атмосферные осадки благодаря силе тяжести удаляются через нижнюю составляющую вертикального паза 11 вниз, не накапливаясь в полости кожуха 8. Таким образом, дополнительные вертикальные пазы 12 обеспечивают повышение надежности работы превентора.

Для открытия плашек 3 вращением штурвала 13 против часовой стрелки винт 9, взаимодействуя с гайкой 10, перемещается с втулкой 18, связанной стопором 22 со штоком 6 и плашкой 3 в крайнее заднее положение (фиг.5). При этом гидравлическая жидкость вытесняется поршнем 5 из полости гидроцилиндра 4 в бак гидростанции.

Для дистанционного ручного управления превентором к винтам 9 вместо штурвалов 13 присоединяются карданные валы (не показаны), концы которых оснащенные штурвалами с целью соблюдение правил безопасности при эксплуатации превентора, размещаются за укрытием на некотором расстоянии от устья скважины, на котором смонтирован превентор. При необходимости фиксации ручным приводом закрытых гидроприводом плашек 3 вращением по часовой стрелке штурвалов с карданными валами винт 9, взаимодействующий с гайкой 10, перемещается до контакта головки 17 с торцем штока 6 (фиг.4), фиксируя плашку 3 в закрытом положении. При этом обслуживающему персоналу нет необходимости подходить к устью, находящемуся под давлением, для каких-либо манипуляций с гидро- или ручным приводом, что повышает безопасность работ при эксплуатации заявляемого превентора.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении, исследовании и ремонте. Содержит корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью, в которой установлены подвижные плашки, гидропривод плашек, включающий гидроцилиндр, ручной привод и узел кинематической связи ручного привода с гидроцилиндром. Узел кинематической связи включает втулку, установленную на конце винта с возможностью вращения, и стопор. На втулке перпендикулярно оси выполнены сквозные отверстия в количестве не менее четырех, с которыми взаимодействует стопор. Гидроцилиндр гидропривода включает поршень, шток и крышку, с которой связан кожух, в торце которого выполнена гайка, взаимодействующая с резьбой винта. На конце штока гидроцилиндра перпендикулярно оси выполнено сквозное отверстие, взаимодействующее со сквозными отверстиями втулки и стопором. В стенках кожуха в вертикальной плоскости дополнительно выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы, длина которых превышает величину хода плашек. За счет усовершенствования узла кинематической связи позволяет сократить время на проведение операций закрывания-открывания плашек в случае необходимости перехода с гидравлического привода на ручной, обеспечивает повышение надежности работы превентора, исключая возможность накопления в полости кожуха остатков бурового раствора и атмосферных осадков, а также повышает безопасность работ при эксплуатации. 5 ил.

Превентор, содержащий корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью, в которой установлены подвижные плашки, гидропривод плашек, включающий гидроцилиндр с поршнем, штоком и крышкой, с которой связан кожух, выполненный в виде стакана, в стенках которого выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы, расположенные в горизонтальной плоскости, ручной привод, содержащий винт со штурвалом, взаимодействующий со штоком гидроцилиндра, и узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом, отличающийся тем, что узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом содержит втулку, установленную на конце винта с возможностью вращения, на которой перпендикулярно продольной оси выполнены сквозные отверстия, в количестве не менее четырех, и стопор, взаимодействующий со сквозными отверстиями втулки, гайка, взаимодействующая с резьбой винта, выполнена в торце кожуха, а на конце штока гидроцилиндра перпендикулярно оси выполнено сквозное отверстие, взаимодействующее со сквозными отверстиями втулки и стопором, причем в стенках кожуха в вертикальной плоскости дополнительно выполнены диаметрально противоположные сквозные пазы и длина всех пазов превышает величину хода плашки.