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

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин в процессе спуска и подъема длинномерных безмуфтовых (колтюбинговых) труб при проведении работ по строительству, освоению, исследованию и ремонту скважин с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды.

Известен превентор (RU 51659 U1; [1]), содержащий корпус с вертикальным проходным отверстием для пропуска труб и симметрично расположенные относительно вертикального проходного отверстия одна над другой две горизонтальные полости, в которых установлены с возможностью перемещения срезные глухие и удерживающие трубные плашки, снабженные полукольцевыми уплотнителями; гидроприводы перемещения плашек; каналы, выполненные в корпусе и гидроприводах для подачи под давлением жидкости управления плашками; клапаны обратные, предотвращающие слив жидкости из каналов при демонтаже гидроприводов, содержащие взаимодействующие между собой затворы, управляемые упругими элементами; ручные приводы плашек, содержащие толкатели со штурвалами и узлы кинематической связи ручных приводов с гидроприводами плашек.

Надёжность и безопасность работы известного превентора [1] в условиях низких температур снижается из-за отсутствия обогрева.

Известен превентор колтюбинговый (RU 2542005 С1; [2]), содержащий корпус с вертикальным проходным отверстием для пропуска труб и симметрично расположенные относительно вертикального проходного отверстия одна над другой две горизонтальные полости, в которых установлены с возможностью перемещения срезные глухие плашки, снабженные полукольцевыми и П-образными уплотнителями, и трубные удерживающие плашки, гидроприводы перемещения плашек, содержащие гидроцилиндры с поршнями и штоками, каналы, выполненные в корпусе и гидроприводах для подачи под давлением жидкости управления плашками, клапаны обратные, предотвращающие слив жидкости из каналов при демонтаже гидроприводов, содержащие взаимодействующие между собой затворы, управляемые упругими элементами, ручные приводы плашек, содержащие толкатели со штурвалами, и узлы кинематической связи ручных приводов с гидроприводами плашек, корпуса срезных глухих плашек снабжены треугольным выступом и треугольным ответным пазом, беззазорно взаимодействующими между собой при закрытии превентора, отрезные ножи установлены в пазах, выполненных на треугольном выступе и треугольном ответном пазе корпусов срезных глухих плашек, и зафиксированы шпонкой, взаимодействующие между собой герметизирующие поверхности уплотнителей расположены на треугольных поверхностях выступа и ответного паза корпусов срезных глухих плашек, полукольцевой и П-образный уплотнители выполнены в виде одного цельного элемента без стыковочной поверхности, между шаровыми затворами обратных клапанов установлены распорные втулки со щелевыми каналами, узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом выполнен в виде резьбового стержня, проходящего через сквозное отверстие, выполненное в толкателе, соединяемого с резьбовым отверстием, выполненным в штоке, и фиксируемого с толкателем стопорным пальцем.

Недостатком превентора [2] является отсутствие обогрева, что способствует преждевременному износу, создаёт риск отказа оборудования в условиях низких температур и может привести к аварийной ситуации – разгерметизации превентора.

Известен превентор (RU 48354 U1; [3]), содержащий корпус, выполненный с возможностью стыковки с устьевой арматурой скважины, расположенные в полости корпуса одна над другой трубные, удерживающие, отрезные и глухие плашки, гидроприводы с поршнями на валах, которые связаны с плашками и взаимодействуют с толкателями, установленными в направляющих втулках, закрепленных на торцах гидроприводов, и каналы для подвода давления к гидроприводам, толкатели отрезных и удерживающих плашек входят в резьбовое зацепление с направляющими втулками, а толкатели трубных и глухих плашек выполнены с возможностью введения их в зацепление с направляющими втулками через подвижную скобу, вставляемую в кольцевые пазы на толкателе и на внутренней поверхности направляющей втулки, при этом взаимодействующие концы толкателя и вала снабжены резьбами и образуют пару «винт-гайка». Каналы для подвода давления к гидроприводам выполнены в теле корпуса превентора и гидроприводов, в местах соединения каналов установлены обратные клапаны с взаимодействующими друг с другом затворами. Превентор снабжен перепускными каналами с клапанами.

К недостаткам превентора [3] можно отнести отсутствие обогрева и сложную конструкцию привода, затрудняющую его обслуживание и эксплуатацию.

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

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

Раскрытие сущности технического решения

Задачей изобретения является создание технического решения, обеспечивающего повышение надёжности и безопасности работы плашечного колтюбингового превентора в условиях низких температур.

Технический результат достигается за счёт введения в конструкцию превентора камеры обогрева, которая позволяет предотвратить в период низких температур замерзание жидкости и накопление льда внутри превентора, нарушение герметичности, заклинивание деталей и повышенный износ уплотнителей.

Для достижения указанного технического результата предлагается превентор, содержащий цельный корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, сквозные боковые каналы, расположенные перпендикулярно осевому каналу и закрытые гидравлическими приводами. Внутри корпуса в боковых каналах размещены плашечные затворы, содержащие по две противоположно расположенные плашки, глухие для перекрытия сквозного осевого канала при отсутствии труб в скважине, отрезные для перерезания труб, удерживающие для фиксации труб и трубные для герметизации труб по наружному диаметру. Плашки установлены в боковые каналы корпуса с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном осевому каналу. В превенторе имеется по одному гидравлическому приводу для каждой плашки, установленному на корпусе. На торцевых частях верхнего и нижнего фланцев выполнена кольцевая канавка, служащая для размещения уплотнительного кольца.

Каждый гидравлический привод плашки установлен герметично, закреплён на корпусе превентора винтами или при помощи шпилек с гайками, состоит из корпуса с расположенными в нём поршнем, герметично установленным на штоке, гайкой с уплотнениями, стаканом с винтом и сменным хвостовиком для установки плашки. Для защиты резьбы винта от загрязнения на квадратном хвостовике винта, установлен кожух. Для контроля положения подвижной плашки в корпусе превентора, на штоке привода выполнена проточка, в которой установлено полукольцо с указателем, а расстояние между указателем на штоке и корпусом привода коррелируется с ходом подвижной плашки от одного крайнего положения до другого. Для контроля положения винта относительно штока, на винте выполнена проточка, в которой установлено полукольцо с указателем. На квадратном хвостовике винта привода установлен штурвал.

Каналы для подвода давления к гидравлическим приводам выполнены в корпусе превентора и корпусах гидравлических приводов, а для предотвращения разлива гидравлической жидкости при демонтаже гидравлических приводов в местах соединения каналов установлены мембраны, не удерживающие давление внутри гидравлических приводов и обеспечивающие их безопасное обслуживание.

Для снятия нагрузки с герметизирующих плашек во время открытия корпус превентора снабжен каналами с перепускными клапанами, сообщающими полости под трубными и глухими плашками с полостями над ними.

Согласно заявленному изобретению на наружной боковой стороне корпуса превентора на участке между гидравлическими приводами установлена съёмная крышка, образующая герметичную камеру обогрева, при этом съёмная крышка имеет два резьбовых отверстия для подвода и отвода теплоносителя. 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 цельным из легированной стали. В корпусе 1 выполнен сквозной осевой канал 4 для прохода спускаемых в скважину труб и сквозные боковые каналы 5. Боковые каналы 5 расположены перпендикулярно осевому каналу 4. Снаружи корпуса 1 боковые каналы 5 закрыты гидравлическими приводами 6.

Внутри корпуса 1, в каждом боковом канале 5, расположены плашечные затворы, которые состоят из двух противоположно расположенных глухих плашек 7 для перекрытия сквозного осевого канала 4 корпуса 1 при отсутствии труб в скважине, отрезных плашек 8 для аварийного перерезания гибкой трубы, удерживающих плашек 9 для удержания в подвешенном состоянии гибкой трубы и трубных плашек 10 для герметизации труб по их наружному диаметру. Плашки 7, 8, 9, 10 установлены в боковых каналах 5 корпуса 1 и могут перемещаться в этих каналах в направлении, перпендикулярном осевому каналу 4 корпуса 1.

Для снижения нагрузки на герметизирующие плашки 7 и 10 в корпусе 1 установлены перепускные клапаны 11, обеспечивающие сообщение полости 12 над глухими плашками 7 с полостью 13 под глухими плашками 7, и сообщение полости 14 над трубными плашками 10 с полостью 15 под трубными плашками 10.

Каждая плашка 7, 8, 9, 10 имеет автономный гидравлический привод 6, который установлен на корпусе 1. Гидравлический привод 6 содержит корпус 16, установленные в нём поршень 17 со штоком 18, гайку 20 и уплотнения 19. Стакан 21 установлен на корпусе 16 и содержит винт 22. Каждый винт 22 имеет квадратный хвостовик 23 для установки штурвала 24. Для защиты резьбы от загрязнений на квадратном хвостовике 23 винта 22 установлен кожух 25. Для визуального контроля положения плашек 7, 8, 9, 10 внутри корпуса 1 на штоке 18 установлено полукольцо 26 с указателем 27. Расстояние между указателем 27 и корпусом 16 коррелируется с ходом подвижных плашек 7, 8, 9, 10 от одного крайнего положения до другого. Для визуального контроля положения винта 22 на нём установлено полукольцо 28 с указателем 29.

На наружной стороне корпуса 1, где установлены перепускные клапаны 11, размещена съёмная крышка 30 с резьбовыми отверстиями 31 и 32 для подвода и отвода теплоносителя под давлением. Съёмная крышка 30 с установленными уплотнениями 33 и 34, закреплена на корпусе 1 винтами 35 и образует герметичную камеру обогрева 36, резьбовые отверстия 31, 32 закрыты транспортировочными заглушками 37.

На наружной стороне корпуса 1, на противоположной стороне от съёмной крышки 30 камеры обогрева 36, размещены быстроразъёмные соединения 38 для подключения линий управления гидравлическими приводами 6. Для защиты быстроразъёмных соединений 38 от повреждений, на корпусе 1 установлены ограждения 39.

Каналы 40 подвода гидравлической жидкости к гидравлическим приводам 6 выполнены в корпусе 1 превентора и корпусах 16 гидравлических приводов 6, для предотвращения разлива гидравлической жидкости при монтаже/демонтаже гидравлических приводов 6 в местах соединения каналов 40 установлены мембраны 41.

Работает превентор следующим образом.

При использовании превентора его нижний фланец 3 устанавливают на фланец устья скважины и закрепляют. При спуске в скважину длинномерная колтюбинговая труба пропускается через сквозной осевой канал 4 корпуса 1 превентора.

Затрубное пространство герметизируется трубными плашками 10. При необходимости трубу фиксируют удерживающими плашками 9 и перерезают отрезными плашками 8. Для перекрытия сквозного осевого канала 4 корпуса 1 при отсутствии трубы используют глухие плашки 7. В начальном состоянии плашки 7, 8, 9, 10 расположены в крайнем открытом положении. Гидравлическая жидкость под давлением от пульта управления подается по рукавам высокого давления через быстроразъёмные соединения 38 по каналам 40 в полости закрытия 42 гидравлических приводов 6, где приводит в действие поршни 17, которые осуществляют перемещение штоков 18 с установленными на них плашками 7, 8, 9, 10. Каждая из плашек 7, 8, 9, 10 движется к середине сквозного осевого канала 4, где плашки 8, 9, 10 взаимодействуют с трубой и другой плашкой 8, 9, 10, а плашки 7 с трубой не взаимодействуют, только друг с другом. Плашки 7, 8, 9, 10 переходят в крайнее закрытое положение. Перевод плашек 7, 8, 9, 10 обратно в крайнее открытое положение осуществляется подачей гидравлической жидкости от пульта управления через быстроразъёмные соединения 38 по каналам 40 в полости открытия 43 гидравлических приводов 6.

В процессе работы гидравлических приводов 6, указатели 27, установленные на штоках 18, перемещаются в пазах стаканов 21, указывая (открытое или закрытое) положение плашек 7, 8, 9, 10 в корпусе 1. В крайнем закрытом положении плашек 7, 8, 9, 10, указатель 27 на штоке 18, находится у корпуса 16. В крайнем открытом положении плашек 7, 8, 9, 10, указатель 27 на штоке 18, удалён от корпуса 16 и находится рядом с указателем 29.

При отрицательных температурах для предотвращения примерзания плашек 7, 8, 9, 10 к корпусу 1 производят обогрев превентора. Подача теплоносителя (жидкого или газообразного) в камеру обогрева 36 осуществляется через резьбовое отверстие 31, а отвод через резьбовое отверстие 32 крышки обогрева 30. Для этого к резьбовым отверстиям 31 и 32 подсоединяют соответствующие магистрали (не показаны) системы обогрева, предварительно удалив заглушки 37. Теплоноситель проходит через резьбовое отверстие 31 в камеру обогрева 36 при этом нагревает корпус 1, и выходит через резьбовое отверстие 32. Тепло от корпуса 1 передается на плашки 7, 8, 9, 10. Нагрев корпуса 1 и плашек 7, 8, 9, 10 приводит к размораживанию замерзшего флюида и конденсата препятствующего движению плашек 7, 8, 9, 10 в сквозных боковых каналах 5 корпуса 1. Теплоноситель циркулирует от резьбового отверстия 31 через камеру обогрева 36 и отводится через резьбовое отверстие 32. Подача теплоносителя устраняет примерзание (прихват) плашек 7, 8, 9, 10 к корпусу 1 и гидравлическим приводам 6, а также замерзание перепускных клапанов 11 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 корпуса, плашек и перепускных клапанов. 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.

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин в процессе спуска и подъема длинномерных безмуфтовых (колтюбинговых) труб при проведении работ по строительству, освоению, исследованию и ремонту скважин. Техническим результатом является повышение надежности работы превентора в условиях низких температур. Предложенный превентор содержит корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, сквозным осевым каналом для прохода спускаемых в скважину труб, сквозными боковыми каналами, расположенными перпендикулярно осевому каналу, каналами подвода гидравлической жидкости к приводам, четыре плашечных затвора, состоящих из двух противоположно расположенных плашек, глухих плашек, отрезных плашек, удерживающих плашек, трубных плашек, два перепускных клапана, восемь гидравлических приводов с защитными кожухами, указателями положения плашек и мембранами для предотвращения разлива гидравлической жидкости. При этом на наружной боковой стороне корпуса превентора на участке между гидравлическими приводами установлена съёмная крышка с уплотнениями, образующая герметичную камеру обогрева, при этом съёмная крышка оснащена штуцерами для подвода и отвода теплоносителя под давлением. 5 ил.

Превентор, содержащий корпус из легированной стали с верхним и нижним фланцами, сквозным осевым каналом для прохода спускаемых в скважину труб, сквозными боковыми каналами, расположенными перпендикулярно осевому каналу, каналами подвода гидравлической жидкости к приводам, четыре плашечных затвора, состоящих из двух противоположно расположенных плашек, глухих плашек для перекрытия сквозного осевого канала корпуса при отсутствии труб в скважине, отрезных плашек для аварийного перерезания гибкой трубы, удерживающих плашек для удержания в подвешенном состоянии гибкой трубы, трубных плашек для герметизации труб по их наружному диаметру, два перепускных клапана, восемь гидравлических приводов с защитными кожухами, указателями положения плашек и мембранами для предотвращения разлива гидравлической жидкости, отличающийся тем, что на наружной боковой стороне корпуса превентора на участке между гидравлическими приводами установлена съёмная крышка с уплотнениями, образующая герметичную камеру обогрева, при этом съёмная крышка оснащена штуцерами для подвода и отвода теплоносителя под давлением.