ПРЕВЕНТОР ПЛАШЕЧНЫЙ ОДИНАРНЫЙ Российский патент 2021 года по МПК E21B33/06 

Превентор плашечный одинарный относится к оборудованию, предназначенному для герметизации устья нефтяных и газовых скважин с целью обеспечения безопасного ведения работ по предупреждению и ликвидации нефтегазоводопроявлений и открытых фонтанов, для охраны недр и окружающей среды.

Известен превентор (RU 39640 U1; [1]), содержащий корпус с фланцами для присоединения к устьевому оборудованию и осевое отверстие для спуска трубных компоновок в скважину, подвижные плашки для герметизации труб, расположенные в горизонтальных полостях корпуса, закрытых боковыми крышками, каждая из которых снабжена двухступенчатым приводным винтом, одна ступень которого имеет резьбовую поверхность с правой навивкой, а другая ступень – с левой, горизонтальные полости для размещения подвижных плашек выполнены частично в корпусе и частично в боковых крышках.

Недостатком превентора [1] является отсутствие обогрева и защиты резьбы привода от загрязнений, что способствует преждевременному износу, создаёт риск заклинивания винтового привода плашки и может привести к аварийной ситуации – разгерметизации превентора.

Известен превентор (RU 2239694 С2; [2]), который содержит цилиндрический корпус с верхним и нижним фланцами, вертикальным проходным отверстием и перпендикулярно пересекающейся с ним цилиндрической горизонтальной полостью, в которой установлен с возможностью вращения запорный элемент, включающий уплотнитель из эластичного материала и кольцевой цилиндр. В расточке кольцевого цилиндра установлены без возможности вращения плашки и крышки с уплотнениями. Механизм ручного перемещения плашек включает резьбовой шток, гайку, крышку с уплотнениями и штурвал. Гайка установлена в крышке с возможностью вращения и неподвижно соединена со штурвалом.

К недостаткам превентора [2] можно отнести отсутствие обогрева и сложную конструкцию привода, затрудняющую его обслуживание и эксплуатацию.

Известен превентор (RU 53359 U1; [3]), корпус которого выполнен с верхним и нижним фланцами и имеет сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб и два противолежащих боковых канала, ориентированных перпендикулярно осевому каналу. Внутри корпуса расположен плашечный затвор, состоящий из двух противоположно расположенных плашек. Плашки установлены в боковых каналах корпуса и при своем перемещении в направлении к вертикальной оси корпуса в крайнее закрытое положение осуществляют герметизацию труб по наружному диаметру. Боковые каналы корпуса закрыты боковыми крышками, в каждой из которых имеется осевой канал, который является продолжением бокового канала в корпусе. В верхнем фланце выполнены сквозные радиальные отверстия, в каждом из которых размещено средство фиксации герметизирующей вставки.

Недостатком превентора [3] является не защищённая от загрязнений резьба привода и отсутствие обогрева.

Отсутствие обогрева является общим недостатком известных превенторов [1, 2, 3], что снижает срок службы и надежность их работы при низких температурах воздуха.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является выбранный в качестве прототипа превентор [3].

Раскрытие сущности технического решения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в улучшении эксплуатационных качеств превентора в условиях низких температур.

Технический результат достигается введением в конструкцию превентора камеры обогрева, что обеспечивает обогрев важных частей превентора в условиях низких температур: предотвращает накопление льда, износ уплотнителя и нарушение герметичности; повышает надежность и безопасность работы превентора.

Для достижения указанного технического результата предлагается превентор, содержащий цельнолитой корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, сквозной боковой канал, расположенный перпендикулярно осевому каналу и закрытый боковыми крышками. Внутри корпуса, в боковом канале, размещён плашечный затвор, содержащий две противоположно расположенные плашки, трубные для герметизации труб по наружному диаметру или глухие для перекрытия сквозного осевого канала при отсутствии труб в скважине. Плашки установлены в боковой канал корпуса с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном осевому каналу. В превенторе имеется по одному автономному винтовому приводу для каждой плашки, установленному в соответствующей боковой крышке.

На боковых сторонах корпуса превентора выполнены приливы с отверстиями, в которые установлены такелажные петли, сквозь которые можно пропускать подъёмный канат или стропы для надёжной транспортировки и установки превентора на устье скважины.

Сквозной осевой канал в корпусе выполнен либо весь цилиндрическим, либо часть этого канала, расположенная выше боковых каналов выполнена коническим, обращенным большим основанием конуса наружу, при этом при выполнении части осевого канала коническим в верхнем фланце выполнены, по меньшей мере, два боковых радиальных сквозных отверстия, каждое из которых предназначено для герметичного размещения средства фиксации герметизирующих вставок, при этом рабочий хвостовик средства фиксации выполнен с продольной лыской. На торцевых частях верхнего и нижнего фланцев выполнена кольцевая канавка, служащая для размещения уплотнительного кольца.

Винтовой привод плашки установлен герметично и выполнен с расположенным в стакане привода двухступенчатым винтом с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей со стаканом привода, и резьбой левосторонней навивки на другой ступени, взаимодействующей с толкателем плашки, расположенным с возможностью перемещения в стакане привода. Торец бурта на винте служит ограничителем перемещения винта при закрытии плашек. Для защиты резьбы винта от загрязнения на квадратном хвостовике двухступенчатого винта, установлен кожух. Для контроля положения подвижной плашки в корпусе превентора, на стакане привода выполнена проточка, а расстояние между кромкой кожуха и шестигранной частью стакана коррелируется с ходом подвижной плашки от одного крайнего положения до другого. На квадратном хвостовике винта привода установлен штурвал.

Исполнение верхнего фланца, по меньшей мере, с двумя сквозными боковыми радиальными отверстиями, преимущественно расположенными друг относительно друга под одинаковым углом, в каждом из которых размещено средство фиксации герметизирующей вставки, позволяет надежно фиксировать вставку в превенторе и безопасно проводить ремонтные работы на скважине. Наличие на рабочем хвостовике продольной лыски обеспечивает надёжное прижатие герметизирующей вставки к осевому каналу, что создает дополнительные условия для предупреждения выбросов и открытых фонтанов.

Согласно заявленному изобретению на наружных боковых сторонах корпуса превентора на участках между боковыми крышками выполнены полости, соединённые между собой сквозными каналами, попарно расположенными под боковыми каналами и над боковыми каналами, закрыты съёмными крышками и образующие герметичную камеру обогрева, при этом каждая съёмная крышка для подвода и отвода теплоносителя оснащена штуцером. Обогрев корпуса превентора и уплотнительных элементов плашек способствует увеличению срока службы уплотнительных элементов плашек и обеспечивает надежность герметизации устья скважины в условиях низких температур.

Изобретение поясняется настоящим описанием и фигурами:

фиг.1 – общий вид превентора;

фиг.2 – превентор в разобранном состоянии;

фиг.3 – превентор в разрезе, вид сбоку;

фиг.4 – превентор в разрезе, вид спереди;

фиг.5 – привод плашки превентора в разрезе;

Превентор содержит корпус 1 с верхним фланцем 2 и нижним фланцем 3. Корпус 1 выполнен цельнолитым из легированной стали и имеет приливы с отверстиями с установленными в них такелажными петлями 5. В корпусе 1 выполнен сквозной осевой канал 4 для прохода спускаемых в скважину труб и сквозной боковой канал 6. Часть сквозного осевого канала 4, расположенная выше бокового канала 6 может быть выполнена по форме усеченного конуса 7, выполненного в верхней части корпуса 1 превентора, и цилиндрического участка 8, составляющего остальную часть канала 4. Конический участок 7 обращен своим большим основанием 9 наружу верхнего фланца 2. Боковой канал 6 расположен перпендикулярно осевому каналу 4. Снаружи корпуса 1 боковой канал 6 закрыт боковыми крышками 10 и 11.

Внутри корпуса 1, в боковом канале 6, расположен плашечный затвор, который состоит из двух противоположно расположенных плашек 12, предназначенных для герметизации труб по их наружному диаметру или для перекрытия сквозного осевого канала 4 корпуса 1 при отсутствии труб в скважине. Плашки 12 установлены в боковом канале 6 корпуса 1 и могут перемещаться в этом канале в направлении, перпендикулярном осевому каналу 4 корпуса 1.

Каждая плашка 12 имеет автономный винтовой привод 13, который установлен в боковых крышках 10, 11. Винтовой привод 13 плашки 12 содержит расположенный в стакане 14 этого привода двухступенчатый винт 15. Двухступенчатый винт 15 имеет участок 16 с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей со стаканом 14, и участок 17 с резьбой левосторонней навивки на другой его ступени, взаимодействующей с толкателем 18 соответствующей плашки 12.

На квадратном хвостовике 19 двухступенчатого винта 15, установлен кожух 20. Благодаря кромке кожуха 20 и проточке 21 стакана 14 можно проконтролировать положение плашки 12 внутри корпуса 1. Расстояние между кромкой кожуха 20 и шестигранной частью стакана 14 коррелируется с ходом подвижной плашки 12 от одного крайнего положения до другого. Каждый двухступенчатый винт 15 имеет хвостовик 19 для установки штурвала 22 винтового привода 13. Ограничителем для штурвала 22 является торец кольцевого выступа 23. Другой торец выступа 23 служит ограничителем перемещения винта 15 при закрытии плашек 12.

При выполнении верхней части осевого канала коническим верхний фланец 2 имеет как минимум два сквозных боковых радиальных отверстия 24, которые могут быть расположены как под одинаковым углом друг относительно друга, так и под разными углами. Каждое отверстие 24 предназначено для установки в нем средства фиксации 25 герметизирующих вставок, рабочий хвостовик 26 которого выполнен с продольной конической лыской, взаимодействующей с конической поверхностью герметизирующей вставки. На торцевой части фланцев 2, 3 выполнены кольцевые канавки 27 для размещения уплотнительных колец.

На наружных сторонах корпуса 1 на участках между боковыми крышками 10, 11, закрывающими боковой канал 6 выполнены герметичные полости обогрева 28 и 29, закрытые съёмными крышками 30 со штуцерами 31, 32 для подвода и отвода теплоносителя под давлением. Полости обогрева 28 и 29, сообщаются между собой посредством сквозных каналов 33, попарно расположенных в корпусе 1 под боковым каналом 6 и над боковым каналом 6. Между корпусом 1 и крышками 30 расположены прокладки 34 для герметизации полостей обогрева 28 и 29. Крышки 30 закреплены на корпусе 1 винтами 35. Отверстия в штуцерах 31 и 32 закрыты транспортировочными заглушками 36.

Работает превентор следующим образом.

При использовании превентора его нижний фланец 3 устанавливают на фланец устья скважины и закрепляют. В начальном состоянии плашки 12 расположены в крайнем открытом положении. Для обеспечения герметизации труб, размещаемых в скважине и предварительно зафиксированных средствами фиксации 25, размещенными в радиальных отверстиях 24. Вращая штурвалы 22, приводят в действие автономные винтовые приводы 13. Винт 15 перемещается по резьбе участка 16 в стакане 14, перемещая по резьбе участка 17 толкатель 18, который двигает плашки 12. В результате плашки 12 перемещаются к центру осевого канала 4 из своего крайнего открытого положения в крайнее закрытое положение, при котором они вступают в контакт с герметизируемой трубой и плотно обжимают ее. Разгерметизация труб осуществляется перемещением плашек 12 в крайние открытые положения в обратной последовательности. При движении винта 15, кромка установленного на нём кожуха 20, перемещаясь над поверхностью стакана 14, своим положением относительно проточки 21 и шестигранной части стакана 14 осуществляет индикацию, опосредованно указывая на положение плашки 12 в корпусе 1. В открытом положении привода 13 кожух 20 закрывает резьбу винта 15 и защищает от загрязнения. В случае отсутствия труб в скважине осевой канал 4 перекрывают глухими плашками, которые могут быть установлены вместо трубных плашек 12 в боковом канале 6, которые для этого перемещают автономным винтовым приводом 13 в направлении центра осевого вертикального канала 4 корпуса 1.

При отрицательных температурах для предотвращения примерзания плашек 12 к корпусу 1 производят обогрев превентора. Когда плашки 12 находятся в закрытом положении и контактируют с корпусом 1, подача теплоносителя (жидкого или газообразного) в полость обогрева 28 осуществляется через штуцер 31 крышки обогрева 30, а отвод через штуцер 32 на другой крышке обогрева 30 с противоположной стороны корпуса 1. Для этого штуцеры 31 и 32 подсоединяют к соответствующим магистралям (не показаны) системы обогрева, предварительно удалив заглушки 36. Теплоноситель проходит через штуцер 31 в полость обогрева 28, переходит по сквозным каналам 33 в полость обогрева 29 при этом нагревает корпус 1, и выходит через штуцер 32. Тепло от корпуса 1 передается на плашки 12. Нагрев корпуса 1 и плашек 12 приводит к размораживанию замерзшего флюида и конденсата препятствующего движению плашек 12 в боковом канале 6 корпуса 1. Теплоноситель циркулирует от штуцера 31 через полость обогрева 28, сквозные каналы 33, полость обогрева 29 и отводится через штуцер 32. Подача теплоносителя устраняет примерзание (прихват) плашек 12 к корпусу 1 и боковым крышкам 10, 11 приводов 13 при отрицательных температурах.

Превентор обеспечивает безопасное ведение работ на скважине, предупреждение выбросов и открытых фонтанов, охрану недр и окружающей среды в соответствии с требованиями нормативных документов.

Предложенная конструкция камеры обогрева позволяет производить обогрев каждой плашки с четырёх сторон (нижняя, верхняя, две боковые). Применение камеры обогрева расширяет эксплуатационные возможности и обеспечивает надёжную работу превентора в условиях низких температур. Кроме того, используя предлагаемую конструкцию камеры обогрева, можно устранить недостатки указанных аналогов и прототипа. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна». Внедрение данного изобретения не требует больших затрат и способствует быстрому промышленному освоению. Превентор прост в обслуживании и позволяет предупредить выбросы и открытые фонтаны нефтяных и газовых скважин при ремонтных работах, что сохраняет экологическое равновесие окружающей среды. Превентор изготавливается в соответствии с ТУ и ГОСТ.

Превентор плашечный одинарный относится к оборудованию, предназначенному для герметизации устья нефтяных и газовых скважин с целью обеспечения безопасного ведения работ по предупреждению и ликвидации нефтегазоводопроявлений и открытых фонтанов, для охраны недр и окружающей среды. Превентор содержит цельнолитой корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, сквозной боковой канал, расположенный перпендикулярно осевому каналу и закрытый боковыми крышками. Внутри корпуса, в боковом канале, размещён плашечный затвор, содержащий две противоположно расположенные плашки, трубные для герметизации труб по наружному диаметру или глухие для перекрытия сквозного осевого канала при отсутствии труб в скважине. На наружных боковых сторонах корпуса превентора на участках между боковыми крышками выполнены полости, соединённые между собой сквозными каналами, попарно расположенными под боковыми каналами и над боковыми каналами, закрыты съёмными крышками и образующие герметичную камеру обогрева, при этом каждая съёмная крышка для подвода и отвода теплоносителя оснащена штуцером. Обеспечивается улучшение эксплуатационных качеств превентора в условиях низких температур. 5 ил.

Превентор, содержащий цельнолитой корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, верхний фланец имеет как минимум два сквозных боковых радиальных отверстия для установки в них средств фиксации герметизирующих вставок, сквозным осевым каналом для прохода спускаемых в скважину труб, боковым каналом, расположенным перпендикулярно осевому каналу, плашечный затвор, состоящий из двух противоположно расположенных плашек и два автономных винтовых привода плашек с защитными кожухами, отличающийся тем, что герметичная камера обогрева образована двумя полостями, которые выполнены на наружных боковых сторонах корпуса превентора на участках между боковыми крышками, указанные полости соединены между собой сквозными каналами, попарно расположенными под боковым каналом и над боковым каналом и закрыты съёмными крышками, при этом каждая съёмная крышка для подвода и отвода теплоносителя оснащена штуцером.