Заглушка для длительной консервации устьевой елки подводной нефтегазовой скважины Российский патент 2023 года по МПК E21B33/37 E21B33/35 

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к устройствам для проведения операций глушения узла подводной фонтанной арматуры при консервации нефтегазовой скважины на шельфе моря.

Из уровня техники известна заглушка для узла подводной фонтанной арматуры и способ установки (патент №GB2346637, опубл. 31.05.2000), содержащая корпус с отверстиями и пазами для установки рабочих элементов, поршень, соединенный с уплотнительной пластиной, имеющей пару выступающих вниз трубчатых уплотнительных элементов для установки в эксплуатационном отверстии.

Недостатками данного технического решения является то, что данное техническое решение предназначено для глушения оголовка устьевой елки специальной конструкции и не пригодно для глушения устьевой елки другой конструкции, например, устьевой елки, имеющей на наружной поверхности оголовка профиль для фиксации элементов подводной скважины.

Техническим результатом, достигаемыми изобретением, является создание заглушки для длительной консервации нефтегазовой подводной скважины, обеспечивающей надежную фиксацию заглушки на устьевой елке подводной нефтегазовой скважины, имеющей на наружной поверхности оголовка профиль для фиксации элементов подводной скважины, и при этом пригодной для проведения работ роботизированным способом.

Технический результат достигается выполнением заглушки для длительной консервации нефтегазовой подводной скважины таким образом, что втулка верхняя и втулка нижняя образуют полость, в которой с возможностью осевого перемещения размещается по крайней мере один поршень, имеющий поверхность взаимодействующую с по крайней мере одним сегментом, установленным в пазе во втулке нижней с возможностью преимущественно радиального перемещения, и имеющем на другом конце профиль, взаимодействующий с ответным профилем на оголовке устьевой елки, при этом перемещение поршня происходит по команде гидравлического блока управления за счет подачи жидкости в полость, образованную втулкой верхней и втулкой нижней.

Далее в описании приводится возможный, но не единственный вариант исполнения устройства.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 показана заглушка для длительной консервации.

На фиг. 2 показана заглушка для длительной консервации в деактивированном состоянии, разрез А-А.

На фиг. 3 показана заглушка для длительной консервации, вид А.

На фиг. 4 показана заглушка для длительной консервации, разрез Б-Б.

На фиг. 5 показана заглушка для длительной консервации в активированном состоянии, разрез А-А.

На фиг. 6 показана заглушка для длительной консервации, вид Б.

Устройство предназначено для длительной консервации устьевой елки и сдерживания флюида в устьевой елке.

Устройство состоит:

1 – гидравлический блок управления;

2, 9, 11, 12, 17 – элементы катодной защиты;

3, 4, 5, 14, 16 – трубопроводы;

6, 15 – присоединительный элемент;

7 – втулка верхняя;

8, 18 - крепежные элементы;

10 – грузоподъемное приспособление;

13 – заглушка;

19, 20, 24-29 – сегменты;

21 – втулка нижняя;

22, 23 –поршень;

30, 31 – штифт;

32, 33 – пружина;

34-39, 41, 42, 44, 45, 47, 48 - уплотнения;

40, 43, 46 - выточка.

Работа устройства поясняется на примере варианта исполнения заглушки для длительной консервации.

На фиг. 1 показана заглушка для длительной консервации.

Заглушка для длительной консервации состоит из втулки верхней 7 в которой установлена заглушка 13, к заглушке 13 присоединено грузоподъемное приспособление 10, например, переводник. Крепежные элементы 8 крепят втулку нижнюю 21 к втулке верхней 7.

Заглушка для длительной консервации имеет гидравлический блок управления 1, установленный на втулку верхнюю 7 посредством присоединительных элементов 6 и 15 и соединенный с внутренней полостью заглушки трубопроводами 3, 4, 5, 14, 16. Для уменьшения воздействия коррозии на элементы заглушки для длительной консервации установлены элементы катодной защиты 2, 9, 11, 12, 17.

На фиг. 2 показана заглушка для длительной консервации в деактивированном состоянии, разрез А-А.

К втулке верхней 7 присоединена заглушка 13 с установленным на ней грузоподъемным приспособлением 10, например, переводником, и гидравлический блок управления 1, соединенный с внутренней полостью заглушки для длительной консервации трубопроводами 14, 15. Втулка нижняя 21 присоединена посредством крепежных элементов 8 и 18 ко втулке верхней 7 таким образом, что между втулкой верхней 7 и втулкой нижней 21 образуется полость, в которой размещены поршень 22, управляющий перемещением сегмента 19 по команде от гидравлического блока управления 1, и поршень 23, при потере работоспособности поршнем 22 деблокирующий заглушку по команде от гидравлического блока управления 1.

Втулка нижняя 21 имеет пазы, в которых размещаются сегменты 19, 20, 24-29, имеющие с одной стороны профильную поверхность для взаимодействия с ответной поверхностью на элементах подводной фонтанной арматуры, с другой стороны поверхность, взаимодействующую с ответной поверхностью поршня 22. Количество пазов во втулке нижней 21 и количество сегментов, устанавливаемых в них, может быть различным (как больше, так и меньше восьми, показанных на изображениях) и определяется расчетом. Поршень 22 занимает верхнее положение, при котором сегменты 19, 20, 24-29 утоплены в тело втулки нижней 21, профиль на сегментах 19, 20, 24-29 выведен из зацепления с ответным профилем на оголовке скважины, заглушка для длительной консервации деактивирована и готова к установке, либо к снятию со скважины. Герметизация скважины достигается при взаимодействии конусной поверхности заглушки 13 с ответной поверхностью элементов устьевой елки.

Нужно отметить, что конструкция заглушки может такой как на представленных изображениях, а может иной, например, такой, когда расположение полости, образованной втулкой верхней 7 и втулкой нижней 21, и расположение поршней 22 и 23 зеркально представленному на изображениях, т.е. когда поршень 22 и сегменты 19 расположены в нижней части заглушки, а поршень 23 в верхней части, что не влияет на достижение заявленного технического результата.

На фиг. 3 показана заглушка для длительной консервации, вид А.

Втулка нижняя 21 присоединена ко втулке верхней 7 крепежными элементами 18 и вместе с заглушкой 13, установленной во втулке верхней 7, образуют внутреннюю полость заглушки для длительной консервации. Сегменты 19, 20, 24 - 29 установлены в пазах, выполненных во втулке нижней 21, и имеют профиль, взаимодействующий с ответным профилем оголовка подводной скважины при креплении заглушки для длительной консервации к элементам подводной фонтанной арматуры. Количество сегментов может быть разным в зависимости от нагрузок на заглушку для длительной консервации и определяется расчетом, что не влияет на достижение заявленного технического результата.

На фиг. 4 показана заглушка для длительной консервации, разрез Б-Б.

Поверхность поршня 22 воздействует на ответную поверхность сегмента 19, заставляя его перемещаться в радиальном направлении, пружины 32, 33, одним концом опирающиеся на втулку нижнюю 21, другим на лыски на штифтах 30 и 31, сжимаются. Перемещение сегмента 19 в радиальном направлении приводит к тому, что сегмент выдвигается из тела нижней втулки 21, при этом, при взаимодействии профиля на сегменте 19 с ответной поверхностью оголовка подводной скважины происходит фиксация заглушки для длительной консервации. Конструкция узла, обеспечивающего возврат сегментов 19, 20, 24-29 в исходное положение после возврата поршня 22 в крайнее положение может быть различная, что не влияет на достижение заявленного технического результата.

На фиг. 5 показана заглушка для длительной консервации в активированном состоянии, разрез А-А.

Поршень 22, расположенный в полости, образованной при соединении втулки верхней 7 со втулкой нижней 21, перемещается в нижнее положение, при этом, поверхность на поршне 22, воздействуя на ответную поверхность на сегментах 19, 20, 24-29, перемещает их в радиальном направлении, таким образом, что профиль на концах – сегментов 19, 20, 24-29 выдвигается за пределы внутреннего диаметра втулки нижей 21 и приводит заглушку для длительной консервации в активированное положение, позволяющее крепить заглушку для длительной консервации на оголовке подводной скважины. Нужно отметить, что по крайней мере одна из контактирующих поверхностей на порше 22 или на – сегментах 19, 20, 24-29 может быть выполнена конусной.

На фиг. 6 показана заглушка для длительной консервации, вид Б.

Уплотнения 34 - 39, 41, 42, 44, 45, 47, 48 служат для герметизации пространства между втулкой верхней 7, втулкой нижней 21, поршнем 22 и поршнем 23.

Поршень 22 имеет выступ, на торце которого выполнена выточка 40 с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления 1 при приведении заглушки в активированное состояние.

Поршень 22 имеет выточку 43 с торца, выполненную с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления 1 при приведении заглушки в деактивированное состояние.

Поршень 23 имеет выточку 46, выполненную с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления 1 при приведении заглушки в деактивированное состояние при потере работоспособности поршнем 22.

Гидравлический блок управления 1 имеет органы управления, позволяющие осуществлять управление перемещением поршня 22 за счет подачи жидкости к различным поверхностям поршня 22, например, к выточкам 40, 43, что создает возможность за счет манипуляций с органами управления гидравлического блока управления 1 приводить заглушку для длительной консервации в активированное и деактивированное состояние при проведении операций установки либо снятия заглушки для длительной консервации, например, с помощью телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (далее ТНПА).

Нужно отметить что в конструкции заглушки для длительной консервации поршень 23 может отсутствовать, что не влияет на достижение заявленного технического результата.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

В не активированном состоянии заглушки для длительной консервации поршень 22 занимает верхнее положение, при этом, за счет усилия отдачи пружин сегменты 19, 20, 24 - 29 удаляются на максимальное расстояние от оси заглушки для длительной консервации, занимая наиболее удаленное от оси расстояние, заглушка для длительной консервации готова к работе.

Заглушку для длительной консервации устанавливают на соединительную втулку противовыбросового оборудования с применением, например, ТНПА, при этом заглушка для длительной консервации фиксируется манипулятором за грузоподъемное приспособление 10, например, за переводник, и перемещается к месту установки. Грузоподъемное приспособление может быть одно, как на представленных изображениях, а может быть несколько, что не влияет на достижение заявляемого технического результата. После надевания заглушки для длительной консервации на соединительную втулку противовыбросового оборудования, входящего в состав подводной фонтанной арматуры, гидравлический блок управления 1 активируется ТНПА, при этом происходит нагнетание рабочей жидкости в полость выточки 40 что приводит к перемещению поршня 22 вдоль оси заглушки для длительной консервации, поверхность на поршне 22 взаимодействует с ответной поверхностью сегментов 19, 20, 24 - 29, перемещая их по направлению к оси заглушки для длительной консервации, при этом фигурный профиль на сегментах взаимодействует с ответным профилем на соединительной втулке противовыбросового оборудования, входящего в состав подводной фонтанной арматуры, что приводит к надежной фиксации заглушки для длительной консервации за счет взаимодействия профиля на сегментах 19, 20, 24 - 29 с ответным профилем на соединительной втулке противовыбросового оборудования и глушению скважины.

При выходе из строя поршня 22 для приведения заглушки для длительной консервации в деактивированное состояние, расфиксации и подъема заглушки для длительной консервации на поверхность океана, моря и т.п., в конструкции заглушки для длительной консервации предусмотрено наличие поршня 23, имеющего по крайней мере одну выточку 46, позволяющую осуществлять управление поршнем 23 и поршнем 22 по команде от гидравлического блока управления 1 за счет подачи жидкости в выточку на поршне 23.

Выполнение заглушки для длительной консервации, состоящей из втулки верхней и втулки нижней при соединении которых образуется полость, в которой с возможностью осевого перемещения располагается по крайней мере один поршень, имеющий поверхность имеющий поверхность взаимодействующую с по крайней мере одним сегментом, установленном в пазе во втулке нижней с возможностью преимущественно радиального перемещения, а другой конец сегмента имеет профиль, взаимодействующий с ответным профилем на оголовке скважины, при этом перемещение поршня происходит по команде от гидравлического блока управления за счет подачи жидкости в полость, образованную верхней и нижней втулками, все это позволяет достичь заявляемый технический результат, заключающийся в создании заглушки для длительной консервации нефтегазовой подводной скважины, обеспечивающей надежную фиксацию заглушки на устьевой елке подводной нефтегазовой скважины, и при этом пригодной для проведения работ роботизированным способом.

Изобретение относится к заглушке для длительной консервации устьевой елки подводной нефтегазовой скважины. Техническим результатом является обеспечение надежной фиксации заглушки на устьевой елке подводной нефтегазовой скважины, а также использование заглушки при проведении работ роботизированным способом. Заглушка включает втулку верхнюю. Также включает заглушку, с присоединенным к ней по крайней мере одним грузоподъемным приспособлением, установленную во втулке верхней. Включает гидравлический блок управления, установленный на втулке верхней и соединенный с внутренней полостью заглушки трубопроводами. Также включает втулку нижнюю. Также по крайней мере один поршень, имеющий выступ, на торце которого выполнена выточка с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления и по крайней мере один сегмент. Втулка верхняя и втулка нижняя выполнены таким образом, что при соединении втулки верхней с втулкой нижней между ними образуется полость, в которой размещается по крайней мере один поршень с возможностью осевого перемещения, имеющий поверхность взаимодействующую с по крайней мере одним сегментом, установленным в пазе во втулке нижней с возможностью преимущественно радиального перемещения. Другой конец сегмента имеет профиль, взаимодействующий с ответным профилем на оголовке скважины. Перемещение поршня происходит за счет подачи жидкости в полость, образованную верхней и нижней втулками, по команде от гидравлического блока управления. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Заглушка для длительной консервации устьевой елки подводной нефтегазовой скважины, содержащая втулку верхнюю, заглушку с присоединенным к ней по крайней мере одним грузоподъемным приспособлением, установленную во втулке верхней, гидравлический блок управления, установленный на втулке верхней и соединенный с внутренней полостью заглушки трубопроводами, втулку нижнюю, по крайней мере один поршень, имеющий выступ, на торце которого выполнена выточка с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления, по крайней мере один сегмент, отличающаяся тем, что втулка верхняя и втулка нижняя выполнены таким образом, что при соединении втулки верхней с втулкой нижней между ними образуется полость, в которой размещается по крайней мере один поршень с возможностью осевого перемещения, имеющий поверхность, взаимодействующую с по крайней мере одним сегментом, установленным в пазе во втулке нижней с возможностью преимущественно радиального перемещения, а другой конец сегмента имеет профиль, взаимодействующий с ответным профилем на оголовке скважины, при этом перемещение поршня происходит за счет подачи жидкости в полость, образованную верхней и нижней втулками, по команде от гидравлического блока управления.

2. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что в месте сопряжения поршня и сегментов по крайней мере одна из контактирующих поверхностей на поршне или на сегментах выполнена конусной.

3. Заглушка по п.2, отличающаяся тем, что поршень имеет выступ, на торце которого выполнена выточка с возможностью подачи в нее жидкости по команде от гидравлического блока управления.

4. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что в конструкции заглушки предусмотрен второй поршень, позволяющий при заклинивании основного поршня по команде от гидравлического блока управления осуществлять деблокирование заглушки за счет подачи жидкости к соответствующей поверхности второго поршня.