ЗАГЛУШКА ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОЙ КОНСЕРВАЦИИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ЛИНИИ ПОДВОДНОЙ НЕФТЕГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ Российский патент 2024 года по МПК E21B33/37 E21B33/35 

Область техники

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности, к устройствам для глушения горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины на шельфе моря, например, для глушения выкидной линии подводной фонтанной арматуры.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известна заглушка для глушения подводной горизонтальной линии скважины (патент CN107143300A, опуб. 2017-05-12), содержащая верхнюю и нижнюю половины заглушки, приводную ручку для плотного соединения верхней и нижней половин заглушки, установленную с возможностью вращения на верхней половине заглушки и кинематически соединенная с нижней половиной заглушки посредством резьбового соединения, уплотнения на внутренней поверхности кольцеобразных половин заглушки и на стыке половин заглушки для герметизации внутреннего пространства горизонтальной линии скважины.

Недостатком данного технического решения является то, что конструкция заглушки имеет большую протяженность элементов уплотнения и не предназначена для глушения горизонтальной линии внутри которой находится рабочая среда под повышенным давлением.

Сущность изобретения

Техническим результатом, достигаемым изобретением, является создание заглушки для длительной консервации горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, имеющей конструкцию, снижающую вероятность утечки рабочей среды при глушении горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины внутри которой находится рабочая среда под повышенным давлением, и облегчающую установку заглушки на головку горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины.

Технические результаты достигаются выполнением заглушки для длительной консервации горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, в виде изделия, имеющего корпус, торец которого выполнен с возможностью установки уплотнения в районе контакта заглушки с торцом головки горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины, причем при фиксации заглушки торец корпуса с установленным на нем уплотнением взаимодействует с торцом головки горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины, в корпусе установлен по крайней мере один неподвижный фиксирующий элемент присоединенный к корпусу, выполненный в виде кулачка, крайней мере один подвижный фиксирующий элемент, выполненный в виде кулачка с возможностью перемещаться вдоль паза в корпусе, причем кулачки имеют выступы с конусообразными поверхностями, выполненные таким образом, что при взаимодействии с ответной поверхностью на головке горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины, заглушка для длительной консервации имеет возможность перемещаться вдоль оси прижимая торец корпуса к торцу головки горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины.

Краткое описание чертежей

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

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 общий вид заглушки.

На фиг. 2 показана заглушка для длительной консервации, 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, положение заглушки перед установкой на горизонтальную линию скважины.

На фиг. 6 показана заглушка для длительной консервации, положение заглушки при установке на горизонтальную линию скважины.

Подробное описание изобретения

Устройство предназначено для глушения горизонтальной линии нефтегазовой скважины на шельфе моря.

Устройство состоит:

1 – подвижный кулачок;

2 – уплотнение;

3, 8 – неподвижные кулачки;

4 – корпус;

5 – рукоятка для зажима;

6 – грузовая рукоятка;

7 – рычаг фиксации;

9, 15, 18, 19, 22 - проводники;

10 – стержень;

11 – стопор;

12 – блок катодной защиты;

13 – флажок;

14 – паз;

16, 17, 20, 23 – болты;

21 – пружина;

24 - головка.

Работа устройства поясняется на примере варианта исполнения заглушки для длительной консервации, представленного в чертежах.

На фиг. 1 показан общий вид заглушки.

Заглушка для длительной консервации состоит из корпуса 4 в котором установлены два неподвижных кулачка 3 и 8 и с которым кинематически взаимодействует подвижный кулачок 1, при этом для обеспечения надежности электрического контакта кулачки соединены с корпусом проводниками 9, 15, 19. Кулачки 1, 3, 8 выполнены с опиранием на плоскость корпуса 4, имеют выступы, которыми они установлены в пазах, выполненных в теле корпуса 4, при этом плоскость корпуса 4 взаимодействует с торцом горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины.

Кулачки 1, 3, 8 имеют конусообразный выступ, контактирующий с ответной поверхностью на горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины. Перемещение подвижного кулачка 1 осуществляется поворотом и перемещением рукоятки для зажима 5 установленной в корпусе 4, грузовая рукоятка 6 служит для проведения такелажных работ с заглушкой, рычаг фиксации 7 служит для ограничения осевого перемещения стержня 10. В районе контакта поверхности корпуса заглушки и ответной поверхности горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины в канавке устанавливается уплотнительное кольцо 2. Нужно отметить, что уплотнение 2 может быть разных типов, например, в виде кольца, сечение которого представляет собой круг, прямоугольник, квадрат, возможны другие варианты уплотнений, может устанавливаться в канавку на плоскости корпуса 4, а может приклеиваться прямо к плоскости, что не влияет на достижение заявляемого технического результата.

Количество неподвижных кулачков, их размеры могут быть различными что зависит от нагрузок на заглушку в процессе работы, вариантов крепления кулачков к корпусу заглушки, например, может быть один неподвижный кулачок, но более широкий, чем на примере, приведенном на чертежах, может быть три неподвижных кулачка, но уже, чем на примере, приведенном на чертежах, возможно крепление кулачков к корпусу болтами, шпильками и т.д.

Количество подвижных кулачков может быть больше одного, что не влияет на достижение заявленного технического результата, например, в конструкции, выполненной аналогично конструкции, указанной в чертеже, но с двумя подвижными кулачками, имеющими меньшую ширину, передвигающимся параллельно друг другу.

Грузовая рукоятка 6 предназначена для проведения грузоподъемных операций с заглушкой и может быть выполнена, например, в виде грузовой скобы, в виде грузовой проушины и т.д.

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

В корпусе 4 установлен неподвижный кулачок 3 и подвижный кулачок 1, в котором выполнено резьбовое отверстие, взаимодействующее с ответной резьбовой поверхностью стержня 10. В подвижном кулачке 1 установлен флажок 13, перемещающийся в пазе 14, показывающий положение подвижного кулачка 1. Проводник 15 обеспечивает постоянный электрический контакт корпуса 4 с подвижным кулачком 1. Стержень 10 имеет проточку в которой располагается стопор 11 при фиксации осевого перемещения стержня 10. Стопор 11 установлен в отверстии в корпусе 4, пересекающимся с отверстием под стержень 10, одним концом стопор 11 взаимодействует с стержнем 10, другим концом взаимодействует с рычагом фиксации 7. Стержень 10 имеет цилиндрическую часть, позволяющую быстро осуществлять осевое перемещение подвижного кулачка 1 при стопоре 11, выведенным из взаимодействия с проточкой на стержне 10, и резьбовую часть, позволяющую осуществлять окончательную фиксацию заглушки на горизонтальной части подводной скважины при стопоре 11, находящемся в зацеплении с проточкой на стержне 10, за счет перемещения подвижного кулачка 1 при взаимодействии резьбовых поверхностей на подвижном кулачке 1 и стержне 10 при вращении стержня 10. Блок катодной защиты 12 предназначен для уменьшения коррозии заглушки.

Стержень 10 может иметь разные варианты выполнения, например, резьба может быть нарезана на большей длине стержня 10 таким образом, что перемещение подвижного кулачка в крайнее положение осуществляется только за счет взаимодействия резьбовых поверхностей на подвижном кулачке 1 и стержне 10, что не влияет на достижение заявленного технического результата.

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

На виде сверху показан состав и расположение элементов заглушки. На корпусе 4 крепятся остальные элементы заглушки. Проводники 18 и 19 осуществляют постоянный электрический контакт грузовой рукоятки 6 и рычага фиксации 7 с корпусом 4 для обеспечения катодной защиты элементов заглушки. Пружина 18 возвращает рычаг фиксации 7 в исходное положение при котором стопор 11 находится в зацеплении с проточкой на стержне 10. Неподвижные кулачки 3 и 8 установлены в пазах в корпусе 4, от выпадения удерживаются болтами 16, 17, 20, 23, кроме того неподвижные кулачки 3 и 8 и подвижный кулачок 1 через проводники 9, 15, 22 соединены с корпусом 4 для обеспечения постоянного электрического контакта, что важно для обеспечения катодной защиты заглушки.

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

При отведении рычага фиксации 7 от плоскости корпуса 4 рычаг фиксации 7 кинематически взаимодействует со стопором 11 за счет чего происходит расцепление стопора 11 и проточки на стержне 10, пружина 18 возвращает рычаг фиксации 7 в исходное положение при котором стопор находится в зацеплении со стержнем 10.

На фиг. 5 показана заглушка для длительной консервации, положение заглушки перед установкой на горизонтальную линию скважины.

При строповке за грузовую рукоятку 6 за счет воздействия силы тяжести заглушка принимает несколько наклонное пространственное положение при котором неподвижный кулачок 8 располагается ближе к головке 24 горизонтальной линии скважины, чем подвижный кулачок 1.

На фиг. 6 показана заглушка для длительной консервации, положение заглушки при установке на горизонтальную линию скважины.

Неподвижный кулачок 8 надет на головку 24 горизонтальной линии скважины, под действием силы тяжести заглушка принимает положение близкое к вертикальному при котором плоскость заглушки прижимается к торцу головки 24 горизонтальной линии скважины и появляется возможность осуществить окончательную фиксацию заглушки перемещением подвижного кулачка 1 по направлению к центру заглушки осевым перемещением до защелкивания стопора 11 в проточке стержня 10 и последующим вращением рукоятки для зажима 5.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Заглушка находится в не активированном состоянии, при этом стопор 11 выведен из зацепления с проточкой на стержне 10, подвижный кулачок 1 под воздействием силы тяжести опущен в крайнее нижнее положение, флажок 13 опущен вниз. Заглушка с помощью грузоподъемного устройства стропуется за грузовую рукоятку 6 и опускается к месту установки. За счет того, что грузовая рукоятка 6 изогнута, при строповке заглушки за грузовую рукоятку 6 заглушка принимает несколько наклоненное пространственное положение, неподвижные кулачки 3 и 8, находящиеся сверху заглушки, оказываются ближе к головке 24 горизонтальной линии скважины, чем подвижный кулачок 1, находящийся снизу заглушки, что облегчает приведение заглушки в зацепление с ответным профилем на горизонтальной линии нефтегазовой скважины.

С помощью телеуправляемого необитаемого подводного аппарата (далее ТНПА) неподвижные кулачки заглушки 3 и 8, установленные на периферии корпуса 4 приводятся во взаимодействие с ответной частью головки 24 горизонтальной линии скважины так, что внутренний профиль неподвижных кулачков 3 и 8, имеющий конусообразную поверхность, взаимодействует с наружной поверхностью головки 24 горизонтальной линии скважины, имеющей ответную поверхность. При дальнейшем опускании крюка грузоподъемного устройства, держащего заглушку за грузовую рукоятку 6, за счет силы тяжести плоскость заглушки с уплотнительным кольцом 2 прижимается к торцу головки 24 горизонтальной линии скважины, при повышенном давлении среды в горизонтальной линии нефтегазовой скважины прижимающее давление может создаваться за счет воздействия ТНПА. Окончательная фиксация заглушки происходит за счет перемещения подвижного кулачка 1 до упора конусообразной поверхности на внутренней поверхности кулачка с ответной поверхностью на наружной поверхности горизонтальной линии скважины, при этом скольжение конусообразной поверхности на кулачках 1, 3, 8 по ответной поверхности на головке 24 горизонтальной линии скважины приводит к появлению силы, направленной вдоль оси горизонтальной линии, за счет чего происходит прижатие плоскости корпуса 4 с закрепленным на ней уплотнением 2 к торцу головки 24 горизонтальной линии нефтегазовой скважины и плотная фиксация заглушки на горизонтальной линии нефтегазовой скважины.

В известном решении (патент CN107143300A, опуб. 2017-05-12) герметизация рабочей зоны нефтегазовой скважины происходит за счет плотного соединения верхней и нижней половин заглушки, имеющих уплотнения на контактирующих поверхностях при этом, место соединения половин заглушки располагается непосредственно в рабочей зоне нефтегазовой скважины, кроме того сами половины заглушки выполнены их тонкого металла, что при повышенном давлении рабочей среды нефтегазовой скважины может приводить к деформации половин, следствием чего может быть разгерметизация скважины.

В отличии от заглушки для глушения подводной горизонтальной линии скважины (патент CN107143300A, опуб. 2017-05-12), в котором место соединения верхней и нижней половин заглушки располагается непосредственно в зоне выхода рабочей среды горизонтальной линии скважины, в предлагаемой конструкции заглушки зона рабочей среды горизонтальной линии скважины изолируется цельной плоскостью заглушки, причем повышению плотности изоляции способствует уплотнительный элемент, расположенный на торце корпуса заглушки непосредственно в зоне контакта с торцом горизонтальной линии скважины, а так же дополнительное усилие, создаваемое за счет скольжения конусообразной поверхности выступа, выполненного на кулачках, по ответной поверхности головки горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, создаваемого при перемещении подвижного кулачка к центру заглушки. Нужно отметить, что в предлагаемой конструкции так же уменьшена длина уплотнителя по сравнению с аналогом, т.к. уплотнение в виде кольца располагается только в районе контакта торца горизонтальной линии подводной скважины с заглушкой, что так же снижает вероятность утечки рабочей среды при глушении горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины внутри которой находится рабочая среда под повышенным давлением.

Выполнение заглушки, в виде конструкции, предусматривающей в рабочем положении контакт плоскости корпуса заглушки, на которой установлено уплотнение, с торцом горизонтальной линии подводной скважины, выполнение элементов зажима в виде по крайней мере одного неподвижного и по крайней мере одного подвижного кулачка выступающих над плоскостью корпуса с уплотнением, имеющих конусообразный выступ на поверхности, взаимодействующей с ответной поверхностью горизонтальной линией подводной скважины, выполнение подвижного кулачка с возможностью перемещения к центру заглушки, установление строповочного элемента на корпусе таким образом, что по крайней мере один кулачок находящийся в верхнем положении располагается ближе к торцу головки горизонтальной линии нефтегазовой скважины, все это позволяет достичь заявляемый технический результат, заключающийся в создании заглушки для длительной консервации горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, имеющей конструкцию, облегчающую установку заглушки на головку горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, и снижающую вероятность утечки рабочей среды при глушении горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины внутри которой находится рабочая среда под повышенным давлением.

Изобретение относится к заглушке для длительной консервации горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины. Техническим результатом является снижение вероятности утечки рабочей среды при глушении горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины и облегчение установки заглушки на головку горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины. Заглушка содержит корпус, имеющий торец, на котором установлено уплотнение, взаимодействующее с торцом головки горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины. Также заглушка имеет элементы фиксации, установленные со стороны торца корпуса, строповочные элементы, элементы управления. Элементы для фиксации заглушки на горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины выполнены в виде по крайней мере одного неподвижного и по крайней мере одного подвижного кулачков. Кулачки имеют выступающую конусообразную поверхность. При перемещении подвижного кулачка к оси заглушки при взаимодействии конусной поверхности с ответной поверхностью на горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины торец заглушки прижимается к торцу головки горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины. Строповочный элемент выполнен с возможностью установки на корпусе таким образом, что по крайней мере один кулачок, находящийся в верхней части заглушки, располагается ближе к торцу горизонтальной линии нефтегазовой скважины. Элемент управления подвижным кулачком заглушки выполнен в виде стержня с резьбой, взаимодействующего с резьбовым отверстием подвижного кулачка, имеющего цилиндрический участок для быстрого перемещения подвижного кулачка. Также элемент управления имеет проточку для осевой фиксации стержня, резьбовой участок для окончательной фиксации заглушки. Стержень находится в корпусе, на торце корпуса установлено уплотнение, взаимодействующее с торцом головки горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Заглушка для длительной консервации горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, содержащая корпус, имеющий торец на котором установлено уплотнение, взаимодействующее с торцом головки горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, элементы фиксации, установленные со стороны торца корпуса, строповочные элементы, элементы управления, отличающаяся тем, что элементы для фиксации заглушки на горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины выполнены в виде по крайней мере одного неподвижного и по крайней мере одного подвижного кулачков, имеющих выступающую конусообразную поверхность, выполненную таким образом, что при перемещении подвижного кулачка к оси заглушки при взаимодействии конусной поверхности с ответной поверхностью на горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины торец заглушки прижимается к торцу головки горизонтальной линии подводной нефтегазовой скважины, при этом строповочный элемент выполнен с возможностью установки на корпусе таким образом, что по крайней мере один кулачок, находящийся в верхней части заглушки, располагается ближе к торцу горизонтальной линии нефтегазовой скважины, элемент управления подвижным кулачком заглушки выполнен в виде стержня с резьбой, взаимодействующего с резьбовым отверстием подвижного кулачка, имеющего цилиндрический участок для быстрого перемещения подвижного кулачка, проточку для осевой фиксации стержня, резьбовой участок для окончательной фиксации заглушки, при этом стержень находится в корпусе, на торце корпуса установлено уплотнение, взаимодействующее с торцом головки горизонтальной линии нефтегазовой подводной скважины.

2. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что строповочный элемент выполнен в виде грузоподъемной ручки.

3. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что строповочный элемент выполнен в виде грузоподъемной скобы.

4. Заглушка по п.1, отличающаяся тем, что строповочный элемент выполнен в виде грузоподъемной проушины.