Превентор универсальный гидравлический Российский патент 2021 года по МПК E21B33/06 

Превентор универсальный гидравлический относится к противовыбросовому оборудованию и предназначен для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при бурении с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений и открытых фонтанов, охраны недр и окружающей среды.

Ближайшими аналогами к заявленному изобретению являются превенторы RU 2324806 C2 и RU 2398954 C1.

Известен превентор универсальный сферический (RU 2324806 C2; [1]), содержащий корпус с полостью и центральным отверстием. На корпусе установлена крышка с центральным отверстием, сферической полостью и кольцевым уплотнением. В сферической полости крышки установлен уплотнительный элемент из эластичного материала, армированный жесткими вставками. В корпусе установлен плунжер, выполненный с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, имеющий рабочую камеру и возвратную камеру, гидравлические каналы для связи рабочей и возвратной камер с источником гидравлического давления. Между корпусом, крышкой и плунжером размещена разделительная втулка, имеющая кольцевое уплотнение относительно корпуса. С внутренней поверхностью плунжера контактируют уплотнительные манжеты корпуса, а с внешней - уплотнительные манжеты разделительной втулки. Превентор также снабжен цилиндром, жестко связанным с плунжером и уплотненным относительно последнего или выполненным как одно целое с разделительной втулкой. Разделительная втулка снабжена дополнительными уплотнительными манжетами, контактирующими с внутренней поверхностью цилиндра. Возвратная камера образована поверхностью плунжера, внутренней поверхностью цилиндра и нижней поверхностью разделительной втулки. В разделительной втулке выполнен гидравлический канал, выходящий с внутренней стороны в возвратную камеру, а с внешней стороны - выходящий на цилиндрическую или торцевую поверхность разделительной втулки.

Безопасность эксплуатации известного превентора [1] снижается из-за отсутствия обогрева, поскольку в зимний период не обогревается уплотнительный элемент превентора.

Известен превентор (RU 2398954 C1; [2]), содержащий корпус с центральным отверстием и полостью, в которой установлен поршень, крышку с центральным отверстием и сферической полостью, в которой установлен уплотнитель, планшайбу, размещенную между корпусом и крышкой, указатель положения уплотнителя, выполненный в виде стержня цилиндрической формы. На нижнем торце поршня выполнена кольцевая Т-образная канавка, с которой подвижно соединена головка, выполненная на верхней части указателя положения уплотнителя. Поверхности контакта крышки и планшайбы выполнены коническими. Уплотнительное кольцо, герметизирующее зону контакта торцов планшайбы и крышки, установлено в канавке, выполненной на верхнем торце планшайбы. Манжеты для герметизации поршня в полости корпуса и планшайбе снабжены грязесъёмниками, предотвращающими преждевременный износ манжет при перемещении поршня.

Недостатком известного превентора [2] является отсутствие обогрева, что способствует износу уплотнителя и потере работоспособности превентора в зимний период.

Общим недостатком известных аналогов [1, 2] является отсутствие обогрева, что в условиях низких температур снижает срок службы и надёжность работы превенторов.

Раскрытие сущности технического решения.

Задачей изобретения является создание технического решения, обеспечивающего повышение надежности работы превентора универсального гидравлического в условиях низких температур.

Технический результат достигается введением в конструкцию превентора системы обогрева, включающую герметичные полости, расположенные в крышке и корпусе, соединяющие их каналы и штуцеры подвода и отвода теплоносителя. Предлагаемая система обогрева обеспечивает равномерный обогрев уплотнений, подвижных деталей и уплотнительного элемента превентора. Обогрев превентора в зимнее время предотвращает замерзание жидкостей внутри корпуса превентора, накопление льда, нарушение герметичности, заклинивание подвижных деталей и повышенный износ уплотнительного элемента.

Для достижения указанного технического результата предлагается превентор, состоящий из корпуса, выполненного в виде цилиндра, со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом для спуска труб в скважину или подъёма, с нижним фланцем со сквозными отверстиями и уплотнительной канавкой для крепления превентора на устье скважины, в корпусе имеется полость для установки поршня, гидравлические каналы, выполненные в виде сквозных отверстий для подвода гидравлической жидкости и перемещения поршня, на внешней стороне корпуса выполнена кольцевая герметичная полость, закрытая кожухом, присоединенным к корпусу при помощи сварных швов, в кожух герметично установлены штуцеры, отверстия в которых закрыты заглушками, для подвода теплоносителя заглушки удаляют, в корпусе имеются резьбовые отверстия для крепления к крышке при помощи шпилек и гаек, для герметизации корпуса и поршня в канавки установлены уплотнительные кольца, для герметизации корпуса, поршня и крышки в корпус установлено кольцо, в канавки которого установлены уплотнительные кольца, для герметизации сквозного вертикального цилиндрического осевого канала на поршень установлен армированный универсальный уплотнитель, корпус имеет вертикальные каналы, соединенные с кольцевой полостью на наружной стороне корпуса, каналы в корпусе соосны с каналами в крышке, которые соединены с кольцевой полостью на наружной поверхности крышки, которая герметично закрыта кожухом, присоединённым к крышке при помощи сварных швов, в кожух герметично установлены штуцеры, отверстия в которых закрыты заглушками, для подвода теплоносителя заглушки удаляют, в крышке имеется сквозной вертикальный цилиндрический осевой канал, который расположен соосно со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом корпуса, крышка имеет сферическую уплотнительную поверхность, по которой под усилием поршня движется универсальный уплотнитель, перемещаясь по сферической поверхности крышки в сторону сквозного осевого канала крышки универсальный уплотнитель деформируясь герметизирует превентор, крышка имеет уплотнительную канавку и резьбовые отверстия, для присоединения к другому оборудованию, к крышке и корпусу присоединены при помощи резьбового соединения грузоподъемные петли при помощи которых крепят превентор растяжками к буровому оборудованию и осуществляют транспортировку и установку превентора на устье скважины, корпус имеет штуцеры, которые герметично присоединены к каналам в корпусе и необходимы для подключения к гидростанции управления превентором, штуцеры закрыты съёмным металлическим ограждением для предотвращения механических повреждений.

Согласно заявленному изобретению, система обогрева представляет собой кольцевые полости выполненные на наружных сторонах корпуса и крышки превентора, соединённые между собой вертикальными каналами и образующие, совместно с приваренными кожухами, герметичную камеру обогрева. Каждый кожух оснащен парой штуцеров, расположенных на противоположных сторонах друг от друга, для подвода и отвода теплоносителя, обогрева корпуса, крышки и уплотнительных элементов превентора, что способствует увеличению срока службы уплотнительных элементов превентора 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;

фиг.4 – продольное сечение кольцевой полости 7 системы обогрева;

фиг.5 – продольное сечение кольцевой полости 29 системы обогрева;

фиг.6 – продольное сечение кольцевой полости 20 системы обогрева.

Превентор, состоящий из корпуса 1, выполненного в виде цилиндра, со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом 2 для спуска труб в скважину или подъёма, с нижним фланцем 3 со сквозными отверстиями и уплотнительной канавкой 4 для крепления превентора на устье скважины, в корпусе 1 имеется полость для установки поршня 5, нижний гидравлический канал 6 и верхний гидравлический канал 27, выполненные в виде сквозных отверстий для подвода гидравлической жидкости и перемещения поршня 5, на внешней стороне корпуса 1 выполнена кольцевая герметичная полость 7, закрытая кожухом 8, присоединенным к корпусу 1 при помощи сварных швов, в кожух 8 герметично установлены штуцеры 9, отверстия в которых закрыты заглушками 10, для подвода теплоносителя заглушки 10 удаляют, в корпусе 1 имеются резьбовые отверстия для крепления к крышке 11 при помощи шпилек 12 и гаек 13, для герметизации корпуса 1 и поршня 5 в канавки установлены уплотнительные кольца 14, для герметизации корпуса 1, поршня 5 и крышки 11 в корпус 1 установлено кольцо 15, в канавки которого установлены уплотнительные кольца 16, для герметизации сквозного вертикального цилиндрического осевого канала 2 на поршень 5 установлен армированный универсальный уплотнитель 17, корпус 1 имеет вертикальные каналы 18, соединенные с кольцевой полостью 7 на наружной стороне корпуса 1, каналы 18 в корпусе 1 соосны с каналами 19 в крышке 11, которые соединены с кольцевой полостью 20 на наружной поверхности крышки 11, которая герметично закрыта кожухом 21, присоединённым к крышке 11 при помощи сварных швов, в кожух 21 герметично установлены штуцеры 30, отверстия в которых закрыты заглушками 10, для подвода теплоносителя заглушки 10 удаляют, в крышке 11 имеется сквозной вертикальный цилиндрический осевой канал 22, который расположен соосно со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом 2 корпуса 1, крышка 11 имеет сферическую уплотнительную поверхность 23, по которой под усилием поршня 5 движется универсальный уплотнитель 17, перемещаясь по сферической поверхности 23 крышки 11 в сторону сквозного осевого канала 22 крышки 11 универсальный уплотнитель 17 деформируясь герметизирует превентор, крышка 11 имеет уплотнительную канавку 24 и резьбовые отверстия, для присоединения к другому оборудованию, к крышке 11 и корпусу 1 присоединены при помощи резьбового соединения грузоподъемные петли 25 при помощи которых крепят превентор растяжками к буровому оборудованию и осуществляют транспортировку и установку превентора на устье скважины, корпус 1 снабжён штуцерами 26, которые герметично присоединены к нижнему гидравлическому каналу 6 и верхнему гидравлическому каналу 27 в корпусе 1 и необходимы для подключения к гидростанции управления превентором, штуцеры 26 закрыты съёмным металлическим ограждением 28 для предотвращения механических повреждений.

Система обогрева представляет собой кольцевые полости 7, 20 выполненные на наружных сторонах корпуса 1 и крышки 11, кольцевая полость 29 между крышкой 11 и кольцом 15 превентора, соединённые между собой вертикальными каналами 18, 19 и образующие, совместно с приваренными кожухами 8 и 21, герметичную камеру обогрева. Каждый кожух 8, 21 оснащён парой штуцеров 9, 30, соответственно, расположенных на противоположных сторонах друг от друга, для подвода и отвода теплоносителя, обогрева корпуса 1, крышки 11 и уплотнительных элементов превентора, что способствует увеличению срока службы уплотнительных элементов превентора и обеспечивает надежность герметизации устья скважины в условиях низких температур.

Работает превентор следующим образом.

При использовании превентора его нижний фланец 3 устанавливают на фланец устья скважины и закрепляют. В начальном состоянии поршень 5 расположен в крайнем открытом положении. Для обеспечения герметизации труб, размещаемых в скважине, подачей гидравлической жидкости через нижний гидравлический канал 6 корпуса 1, приводят в движение поршень 5, который перемещаясь в закрытое положение, сжимает армированный уплотнитель 17, который деформируясь вступает в контакт с герметизируемой трубой и плотно её обжимает. Разгерметизация труб осуществляется подачей гидравлической жидкости через верхний гидравлический канал 27 корпуса 1, что приводит в движение поршень 5, который перемещаясь в открытое положение, освобождает армированный уплотнитель 17, который высвобождает герметизируемую трубу. В случае отсутствия труб в скважине подачей гидравлической жидкости через нижний гидравлический канал 6 корпуса 1, приводят в движение поршень 5, который перемещаясь в закрытое положение, сжимает армированный уплотнитель 17, который деформируясь герметично перекрывает осевой канал 2 корпуса 1 превентора.

Предлагаемая система обогрева превентора при отрицательных температурах предназначена для предотвращения примерзания уплотнительных колец 14, 16 и армированного уплотнителя 17 к крышке 11, кольцу 15, поршню 5 и корпусу 1. Подача теплоносителя (жидкого или газообразного) в полость обогрева 7 осуществляется через штуцеры 9 на кожухе 8, а отвод из кольцевой полости 20 через штуцеры 30 на кожухе 21 крышки 11. Для этого штуцеры 9 и 30 подсоединяют к соответствующим магистралям (не показаны) системы обогрева. Теплоноситель проходит через штуцер 9 в полость обогрева 7 корпуса 1, переходит по вертикальным каналам 18 в кольцевую полость 29, затем по вертикальным каналам 19 в кольцевую полость 20 и выходит через штуцер 30 на кожухе 21 крышки 11 при этом нагревает корпус 1, кольцо 15 и крышку 11. Тепло от корпуса 1, кольца 15 и крышки 11 передается на поршень 5, уплотнительные кольца 14, 16 и армированный уплотнитель 17. Нагрев корпуса 1, кольца 15, крышки 11 и армированного уплотнителя 17 приводит к размораживанию замерзшего флюида и конденсата, препятствующего движению поршня 5 и армированного уплотнителя 17. Теплоноситель циркулируя в кольцевых полостях 7, 20 и 29, соединённых вертикальными каналами 18 и 19, осуществляет обогрев корпуса 1, кольца 15 и крышки 11, тем самым устраняя примерзание поршня 5, уплотнительных колец 14, 16 к корпусу 1 и армированного уплотнителя 17 к крышке 11 при работе превентора в условиях отрицательных температур.

Применение заявленной системы обогрева расширяет эксплуатационные возможности и обеспечивает надёжную работу превентора в условиях низких температур. Кроме того, используя предлагаемую конструкцию обогрева, можно устранить недостатки указанных аналогов. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию изобретения «новизна». Внедрение данного изобретения не требует больших затрат и способствует быстрому промышленному освоению.

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

Превентор универсальный гидравлический изготавливается в соответствии с ТУ и ГОСТ.

Изобретение относится к противовыбросовому оборудованию и предназначено для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при бурении с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений и открытых фонтанов, охраны недр и окружающей среды. Техническим результатом является расширение эксплуатационной возможности и обеспечение надёжной работы превентора в условиях низких температур. Превентор состоит из цельного корпуса из легированной стали, выполненного в виде цилиндра, со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом, с нижним фланцем со сквозными отверстиями и уплотнительной канавкой, полостью для установки поршня, гидравлическими каналами в виде сквозных отверстий, крышки со сферической уплотнительной поверхностью, уплотнительной канавкой, резьбовыми отверстиями и сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом, уплотнительными кольцами, армированным универсальным уплотнителем, штуцерами, герметично присоединёнными к указанным каналам в корпусе и закрытыми съёмным металлическим ограждением. На наружных поверхностях корпуса и крышки превентора выполнены герметичные кольцевые полости, закрытые кожухами со штуцерами, соединённые между собой соосными вертикальными каналами, выполненными в корпусе и крышке и образующими совместно герметичную систему обогрева корпуса, крышки и уплотнительных элементов. 6 ил.

Превентор, состоящий из цельного корпуса из легированной стали, выполненного в виде цилиндра, со сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом, с нижним фланцем со сквозными отверстиями и уплотнительной канавкой, полостью для установки поршня, гидравлическими каналами в виде сквозных отверстий, крышки со сферической уплотнительной поверхностью, уплотнительной канавкой, резьбовыми отверстиями и сквозным вертикальным цилиндрическим осевым каналом, уплотнительными кольцами, армированным универсальным уплотнителем, штуцерами, герметично присоединёнными к указанным каналам в корпусе и закрытыми съёмным металлическим ограждением, отличающийся тем, что на наружных поверхностях корпуса и крышки превентора выполнены герметичные кольцевые полости, закрытые кожухами со штуцерами, соединённые между собой соосными вертикальными каналами, выполненными в корпусе и крышке и образующими совместно герметичную систему обогрева корпуса, крышки и уплотнительных элементов.