ПРОТЕКТОР ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ Российский патент 2024 года по МПК E21B33/02 E21B33/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к нефтегазовой области, а именно к устройствам защиты фонтанной арматуры от высоких давлений, агрессивных жидкостей, проникания жидкостей обработки скважин, а также жидкостей при освоении скважин внутрь шиберных задвижек фонтанной устьевой арматуры, попадания проппанта и/или песка внутрь шиберных задвижек (конструкционная особенность шиберных задвижек), применяемым для обработки пластов в целях интенсификации добычи углеводородов, а также проведения других технологических операций при капитальном или текущем ремонте нефтяных, газовых, газоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин.

Протектор фонтанной арматуры предназначен для защиты устьевого оборудования скважины, которым оснащены устья нефтегазоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин от разрушительного воздействия высокого давления и абразивного и коррозионного воздействия прокачиваемой смеси во время операций по гидравлическому разрыву пластов (ГРП) с проппантом или песком, кислотному ГРП или солянокислотной обработке (СКО), во время закачки технологических жидкостей в скважину, а также во время отработки жидкостей/флюидов из скважины. Протектор фонтанной арматуры применяется при подготовительных работах к ГРП или СКО, в процессе проведения операции ГРП или СКО, при проведении различных технологических операций с созданием избыточного давления, закачкой коррозионных жидкостей, а также отработки твердофазных и жидкофазных флюидов из нефтяных, газовых, газоконденсатных и водозаборных и водонагнетательных скважин.

Уровень техники

Из уровня техники известен протектор фонтанной арматуры (см. RU 173022 U1, опубл. 07.08.2017), который содержит патрубок и размещенную в нем с возможностью осевого перемещения втулку, верхние части которых герметично размещены в разборном корпусе, состоящем из нижней части и верхней части, соединительные поверхности которых снабжены уплотнительными элементами. Верхняя часть корпуса снабжена отверстиями с фиксирующими элементами и отверстием для подсоединения нагнетательной линии. На верхнем конце втулки с помощью резьбового соединения установлена инициирующая гайка, а на нижнем конце втулки установлены поджимная и промежуточные втулки, между которыми расположены уплотнительные манжеты. Герметичность соединения верхней части втулки и нижней части корпуса обеспечивается уплотнительными элементами, расположенными на внутренней поверхности нижней части корпуса. На внутренней поверхности стенки верхней части корпуса выполнена резьба для подсоединения нагнетательной линии. На внешней поверхности нижней части корпуса выполнена резьба для подсоединения к буферному фланцу фонтанной арматуры. Верхняя и нижняя части разъемного корпуса могут быть соединены, например, с помощью резьбового соединения, при этом их соединительные поверхности снабжены уплотнительными элементами.

Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после выполнения ГРП (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения). В целях безопасности работ отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода или любого элемента протектора фонтанной арматуры от соединения с буферным фланцем и до первого запорного элемента нагнетательной линии, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки фонтанной арматуры и корпуса, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. У данного устройства отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине. Также нет возможности контролировать «заданный уровень герметизации», при использовании гаечного ключа для активации манжет.

Известно устройство для защиты фонтанной арматуры (см. RU 214536 U1, опубл. 02.11.2022), содержащее патрубок и размещенную в нем с возможностью осевого перемещения втулку, верхняя часть которой герметично установлена в полом корпусе, на верхнем конце втулки с помощью резьбового соединения установлена инициирующая гайка, а на ее нижнем конце установлены поджимная гайка и промежуточная втулка, а также в нижней части патрубка расположены уплотнительные элементы, между которыми размещена промежуточная втулка. Внешняя поверхность верхней части корпуса снабжена резьбой для обеспечения резьбового соединения с нагнетательной линией, а внешняя поверхность верхней части втулки снабжена глухими пазами, с которыми контактируют фиксирующие элементы, закрепленные в корпусе, при этом в верхней части центрального канала втулки установлен фильтр для очистки рабочей жидкости.

Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после выполнения ГРП (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения). В целях безопасности работ отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки фонтанной арматуры и корпуса, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. У данного устройства отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине.

Известно устройство для гидравлического разрыва пласта газовой скважины (см. RU 54396 U1, опуб. 27.06.2006), которое содержит фонтанную арматуру, опорный фланец для соединения с фонтанной арматурой, опорную плиту с гидроприводом, состоящего из пары гидроцилиндров и штоков с поршнями. Устройство снабжено протектором, включающим цилиндрическую втулку с переводником, размещенной во внутренней полости цилиндрического патрубка с возможностью осевого перемещения относительно цилиндрического патрубка, поджимную втулку, закрепленную на наружной поверхности переводника, уплотнительных манжет, размещенных на наружной поверхности цилиндрической втулки с возможностью сжатия при взаимодействии с поджимной, промежуточной и упорной втулками, размещенными соответственно между уплотнительными манжетами и между верхней уплотнительной манжетой и цилиндрическим патрубком. Устройство снабжено головкой, размещенной на наружной поверхности цилиндрической втулки и закрепленной на опорном фланце, при этом головка соединена с цилиндрическим патрубком, а к верхнему концу цилиндрической втулки присоединена стволовая втулка с быстроразъемным соединением, жестко закрепленная с опорной плитой гидропривода.

Однако данное устройство может применяться только при условии глушения скважины перед выполнением ГРП (отсутствие возможности глушения) и после (негативное влияние на пласт, отсутствие возможности глушения) выполнения ГРП. Необходимо применение специального пакера с шаром. Для использования устройства отсутствует техническая возможность навинчивания стволовой втулки к верхнему концу цилиндрической втулки. В целях безопасности работ, отсутствует запорная арматура на случай разгерметизации нагнетательного трубопровода, при условии полной изоляции задвижек фонтанной арматуры и отсутствует возможность испытания соединения буферной задвижки и опорного фланца, после проведения монтажа устройства. Устройство не пригодно для выполнения многостадийных ГРП со сменой интервалов герметизации. В целях безопасности работ, отсутствует механическое блокирование гидроцилиндров при проведении ГРП во избежание разгерметизации уплотнительных манжет и отсутствует возможность монтажа и демонтажа устройства при давлении в скважине.

Наиболее близким к заявляемому является протектор фонтанной арматуры (см. Ибрагимов И.Т., Агаев О.И. Применение протекторов фонтанных арматур при выполнении гидравлического разрыва пласта / Молодой ученый. 03.02.2021. - № 6 (348). - С. 122-126. - URL: https://moluch.ru/archive/348/78300/), который состоит из штока полого, с герметизирующей насадкой, верхней, нижней плит, гидроцилиндров, корпуса и переходника. Полый шток протектора проходит через шевронное уплотнение корпуса и резьбовым соединением соединяется с переходником, к которому в последующем присоединяются напорные линии ГРП. Переходник закрепляется в верхней плите протектора, к которой также присоединены корпуса гидроцилиндров. Штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован корпус протектора. Протектор комплектуется маслостанцией для управления гидроцилиндрами и небольшой дизель-электростанцией для обеспечения питания маслостанции.

Однако данное устройство соединено с базовым фланцем через быстроразъёмное соединение, что не является надежным и безопасным решением при условии деактивации задвижек скважины, а также установке на высокодебитных газовых скважинах. Наличие быстроразъёмного соединения штока с переходником - также небезопасное соединение.

Отсутствие уравнительного узла создает разницу давления на уплотнительных манжетах и может привести к разрушению манжет в скважине при вводе и выводе устройства в/из скважины.

Также, ни одно из вышеуказанных устройств не является универсальным, то есть не может с одинаковой эффективностью применятся для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы).

Технической задачей изобретения является создание протектора фонтанной арматуры, позволяющего защищать устьевое оборудование от повреждений в процессе технологических операций на нефтяных, газовых, газоконденсатных, водозаборных и водонагнетательных скважинах с одинаковой эффективностью для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы), и безаварийно проводить работы по гидроразрыву пласта, кислотной обработке и другим технологическим операциям, включая отработку жидкостей из скважины.

При решении технической задачи изобретением достигается технический результат, заключающийся в повышении надежности работы устройства за счет применения фланцевых соединений, а также повышение износостойкости и ремонтопригодности в полевых условиях за счет применения защитных втулок, его универсальности для различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ за счет сменяемых мандрелей (штоков) различных размеров и длин, повышенной степени и эффективности изоляции внутренних полостей устьевой фонтанной арматуры, в том числе, за счет внедрения внутренних втулок в полостях задвижек и разводной арматуры высокого давления для повышения износостойкости элементов протектора фонтанной арматуры.

Раскрытие сущности изобретения

Изобретение представляет собой протектор фонтанной арматуры, содержащий полый шток, верхнюю и нижнюю плиты, расположенные одна над другой, корпусы гидроцилиндров, присоединенные к верхней плите протектора, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован нижний корпус протектора с сальниковым уплотнением штока, низ штока оснащен герметизирующей насадкой с манжетами, при этом, согласно изобретению, дополнительно содержит второй корпус протектора, верхний, закрепленный на верхней плите и закрепленные на верхней плите протектора, между корпусами гидроцилиндров, вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой шиберную механическую и шиберную гидравлическую задвижки с внутренними защитными извлекаемыми втулками, катушку переходную и головку разводную с извлекаемыми защитными втулками с фланцевыми соединениями, при этом шток ввернут в верхний корпус протектора и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора, причем нижний корпус протектора содержит первую и вторую пробковые задвижки, устройство также снабжено узлом уравнительным, одним концом закрепленным на головке разводной, а другим концом между первой и второй пробковыми задвижками.

Задвижка шиберная гидравлическая выполнена с дистанционным управлением.

Шток, спускаемый внутрь фонтанной арматуры, является сменным в зависимости от различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения может быть дополнительно пояснена неограничивающим примером, отраженным на сопроводительных фигурах 1, 2, где: фиг. 1 - протектор фонтанной арматуры (вид спереди/вид в раздвинутом состоянии перед монтажом); фиг. 2 - протектор фонтанной арматуры (вид спереди/вид в рабочем состоянии после монтажа на устье скважины).

Отдельными позициями обозначены следующие конструктивные элементы: 1 - нижняя плита; 2 - корпус верхний; 3 - корпус нижний; 4 - узел уравнительный; 5 - катушка переходная; 6 - головка разводная; 7 - задвижка шиберная гидравлическая; 8 - задвижка шиберная механическая; 9 - пробковая задвижка; 10 - вторая пробковая задвижка (опционально); 11 - шток; 12 - манжета; 13 - насадка в сборе; 14 - верхняя плита; 15 - гидроцилиндр.

Осуществление изобретения

Протектор фонтанной арматуры содержит шток полый 11, верхнюю 14 и нижнюю 1 плиты, расположенные одна над другой, гидроцилиндры 15, верхний корпус протектора 2 и нижний корпус протектора 3.

К верхней плите 14 протектора присоединены корпуса гидроцилиндров 15, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите 1, в которую вмонтирован нижний корпус протектора 3.

Верхний корпус протектора 2 закреплен на верхней плите 14.

На верхней плите 14 протектора, между корпусами гидроцилиндров, закреплены вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой задвижки - шиберная с механическим приводом 8 с извлекаемой внутренней втулкой и шиберная с гидравлическим приводом 7 с извлекаемой внутренней втулкой.

Головка разводная 6 с извлекаемыми внутренними втулками соединяется с шиберной задвижкой с гидравлическим приводом 8 через катушку переходную 5.

Низ штока 11 оснащен герметизирующей насадкой 13 с манжетами 12. Шток 11 ввернут в верхний корпус протектора 2 и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора 3.

Нижний корпус протектора 3 содержит первую 9 и, опционально, вторую 10 пробковые задвижки. Протектор снабжен узлом уравнительным (узлом уравновешивания) 4, одним концом, закрепленным на головке разводной 6, а другим концом между первой 9 и второй 10 пробковыми задвижками нижнего корпуса протектора 3. Узел 4 предназначен для уравнивания давления при вводе или выводе протектора в/из скважины.

Протектор комплектуется автономной гидравлической станцией с дизельным приводом с линиями управления гидроцилиндрами и задвижкой шиберной гидравлической 8.

Задвижка шиберная гидравлическая 8 выполнена с дистанционным управлением. Расположение задвижек 7 и 8 относительно друг друга может изменяться в зависимости от технологии выполнения работ.

Шиберные задвижки 8 и 7 повышают безопасность работ наличием фланцевых соединений. Шиберные задвижки оснащены внутренними защитными заменяемыми втулками, изготовленными из износостойкого стального сплава. Эти втулки можно время от времени заменять по мере необходимости и при возникновении износа. В результате самое слабое место износа в шиберной задвижке стало заменяемым, и срок службы задвижки значительно продлен.

Дистанционное управление задвижкой 8 не требует нахождения оператора на высоте, оперативного реагирования при выполнении технологических операций и не требует нахождение персонала при манипуляциях оборудованием под давлением.

Шток 11 вводится в НКТ (Насосно-Компрессорные Трубы) или трубодержатель (если конструктивно предназначен для работ), пакер не требуется.

Соединения протектора с фонтанной арматурой, корпуса нижнего, корпуса верхнего с задвижками шиберными механической и гидравлической, переходной катушкой, разводной головкой выполнены фланцевыми соединениями по ГОСТ 28919-91.

Устройство работает следующим образом.

Перед выполнением ГРП, протектор с помощью автомобильного крана поднимают с транспортировочного ложемента.

Плиты 1 и 14 разводят с помощью гидроцилиндров 15 на длину штока 11.

В верхний корпус протектора 2 ввинчивают шток 11 с направляющей заглушкой. Сводя между собой плиты, пропускают шток 11 через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора 3 до выхода штока 11 из нижнего корпуса 3. На шток 11 навинчивают удлинители, если необходимо удлинение компоновки, и герметизирующую насадку 13 с манжетами 12. Плиты 1 и 14 максимально разводят.

В разведенном состоянии протектор устанавливают на верх фонтанной арматуры (фланец корпуса нижнего соединяют при помощи шпилек и гаек с фланцем буферной задвижки), насадку 13 протектора и часть штока 11 вводят в полость открытой буферной задвижки. При закрытых струнных и надкоренной задвижек фонтанной арматуры производят опрессовку фланцевого соединения на давление, определяемое характером работ и возможностями оборудования, но не более чем максимальное рабочее давление фонтанной арматуры или нижнего корпуса протектора 3.

Открывают коренную и надкоренную задвижки фонтанной арматуры и производят сведение плит протектора до упора. Механическое закрепление плит производят путем свинчивания и закрепления гайки верхнего корпуса 2.

После сведения плит, герметизирующая насадка 13 с манжетами 12 протектора оказывается установленной в подвесном патрубке лифта насосно-компрессорных труб или в трубодержателе, отсекая, таким образом, фонтанную арматуру от напорной линии. Для проверки надежности разобщения производят полную разрядку давления в отсеченном малом затрубном пространстве фонтанной арматуры (полость между штоком и фонтанной арматурой).

После проверки разобщения фонтанной арматуры и штоком с насадкой демонтируется уравнительный узел и к разводной головке присоединяют напорные линии ГРП и проводят опрессовку линий ГРП при закрытой нижней гидравлической шиберной задвижке 7 протектора фонтанной арматуры на максимальное рабочее давление, определенное характером работ, но не более максимального рабочего давления протектора или напорной линии ГРП.

В процессе гидроразрыва ведут контроль давления в малом затрубном пространстве фонтанной арматуры с помощью электронных манометров, показания которых выводят в станцию контроля ГРП.

После проведения ГРП производят демонтаж протектора в обратном порядке.

После демонтажа протектора в обязательном порядке производят ревизию состояния насадки протектора, полого штока и переходника с помощью ультразвукового толщиномера и нутромера, при превышении предельных значений износа данные элементы подлежат замене, как расходный материал.

Применение заявляемого устройства, протектора фонтанной арматуры, позволит внедрить более рациональный сценарий освоения скважин методом ГРП без глушения скважины, без рисков повреждения и разгерметизации устьевого оборудования скважин, без рисков повреждения НКТ при большеобъёмных ГРП (изменение позиционирования насадки), сократить сроки освоения, сократить негативное влияние жидкостей глушения на пласт и добиться максимальных показателей продуктивности скважин. Фланцевая компоновка протектора увеличивает надежность оборудования.

Интенсификация пластов методом гидравлического разрыва является одним из наиболее популярных и эффективных методов повышения продуктивности и выполняется на 90 % вводимых в эксплуатацию скважин в РФ. В процессе ГРП в скважину закачивается большой объем смеси керамического расклинивающего агента (проппанта) или кварцевого песка, воды и добавок (органического гуарового геля и др.), а также кислотных составов при кислотных ГРП или СКО. Объемы закачиваемых смесей могут варьироваться от ста до нескольких тысяч кубических метров, а давление закачки может достигать 105 МПа. Смесь гидроразрыва, концентрация проппанта в котором может достигать 1800 кг/м3, обладает сильным абразивным эффектом, в связи с чем его прокачка через напорные трубопроводы приводит к быстрому износу внутренних полостей элементов трубопроводов и преждевременному выходу их из строя.

На сегодняшний день ГРП / СКО и МГРП (Многостадийный Гидравлический Разрыв Пласта) стали стандартным методом освоения вновь построенных скважин. Если ранее в рамках выполнения операций по ПНП (Повышение Нефтеотдачи Пластов) перед проведением ГРП в скважину спускался специальный лифт ГРП - пакер на насосно-компрессорных трубах, а устье на период ГРП оборудовалось специальной запорной арматурой, то на настоящий момент, все более популярным у недропользователей становится следующий сценарий строительства скважин:

- строительство горизонтальной скважины, оснащенной цементируемой или нецементируемой компоновкой МГРП;

- спуск эксплуатационного лифта НКТ (Насосно-Компрессорные Трубы), установка эксплуатационной фонтанной арматуры;

- проведение ГРП / СКО (МГРП);

- немедленное освоение скважины и запуск ее в эксплуатацию.

Такой сценарий строительства и освоения скважины позволяет добиться максимальной продуктивности скважины, минимизировать негативное влияние растворов на ФЕС (Фильтрационно-емкостные свойства) пласта и сократить сроки освоения. Именно этот сценарий, обуславливает необходимость проведения ГРП через лифт эксплуатационных НКТ и эксплуатационную фонтанную арматуру.

Обычно, максимальное давление фонтанных арматур указывается в их маркировке и составляет 21,35,70 и реже 105 МПа. При этом все типы эксплуатационных фонтанных арматур не предназначены для прокачки через них абразивных смесей в большом объеме. Такие действия могут привести к повреждению внутренних поверхностей арматур, поломке их механизмов, нарушению герметичности и даже разрушению корпусов и возникновению открытых разливов и фонтанов. Особенно это актуально в зимнее время, когда жидкость ГРП и проппант, попадающие во внутреннюю полость шиберных задвижек фонтанных арматур - в силу конструктивных особенностей маслонаполненных задвижек типа ЗМС - приводят к серьезным последствиям.

Таким образом, исходя из технических характеристик эксплуатационных фонтанных арматур, проведение ГРП через них без использования протектора не допускается.

Принцип действия устройства ПФА сводится к установке защитной втулки - штока (мандрели) с насадкой и манжетами, внутрь фонтанной арматуры, подвесного устройства (трубодержателя) и подвесного патрубка лифта насосно-компрессорных труб, и последующем присоединении нагнетательных линий для производства ГРП к головке разводной в верхней части протектора, таким образом, чтобы смесь гидроразрыва проходила в лифт насосно-компрессорных труб через фонтанную арматуру, сквозь шток, не воздействуя никаким образом на фонтанную арматуру. Воздействие давления на элементы арматуры исключается размещением на конце штока герметизирующей насадки с уплотнительными элементами (манжетами), герметизирующей сопряжение шток - подвесной патрубок.

Заявляемое устройство имеет технические характеристики, отраженные в Таблице 1.

Таблица 1

Параметр Спецификации протектора фонтанной арматуры Максимальное рабочее давление, МПа (PSI):
- линии высокого давления (центрального ствола);
- линии затрубного пространства 105 (15000)
70 (10000) Максимальное устьевое давление монтажа и демонтажа*, МПа (PSI): 70 (10000) Проходной диаметр, мм (in.):
- линии затрубного пространства
- линии высокого давления (центрального ствола):
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 60,33 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 73,00 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 88,90 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 114,30 мм.
Насосно-компрессорная труба с наружный диаметр 139,70 мм 25,4 (1)
57,15 (2,25) - 69,85 (2,75)
25,40 (1,00)
36,53 (1.44)
44,45 (1,73)
57,15 (2,25)
69,85 (2.75) Наружный диаметр НКТ / толщина стенки НКТ (внутренний диаметр насосно-компрессорной трубы, мм) 60,33 / 4,83 / 50,67 73,00 / 7,00 / 59,00
73,00 / 5,50 / 62,00 88,9 / 7,34 / 74,22 - 76.30
88,9 / 6,45 / 75,90 - 77.90 114,3 / 8,56 / 97,10 - 99,55
114.3 /7.37 / 99.56 -102,70 139,70 / 10,55 / 118,6
139,70 / 6,20 / 127,3 Рабочий ход ствола, мм (in.) 3150 (124) Привод перемещения ствола Гидравлический от автономной
гидростанции Присоединительная резьба:
- к линии высокого давления;
- к линии затрубного пространства;
- к переходному фланцу на фонтанную арматуру 5³/₈''-3.5-ACME
4¹/₈''-3-ACME
Фланец 100х105 ГОСТ 28919 Рабочие жидкости: смеси на углеводородной и водной основе с добавлением загустителей и твёрдых частиц (проппанта, песка) размером до 1 мм, 18-20 процентный кислотный раствор (соляной кислоты с ингибиторами).** Скорость закачки**, м³/мин, не более:
НКТ 60
НКТ 73
НКТ 89
НКТ 114
НКТ 140 1,9
2,2 - 4,0
6,0
10,0
14,8 Габаритные размеры, мм 4320х670х780 Масса (без ЗИП и сменного оборудования), кг 3000

* При вводе и выводе штока с удлинителями и насадкой.

** Состав рабочей жидкости, концентрация и масса проппанта закачиваемого за одну технологическую операцию определяется заказчиком исходя из требуемого результата и согласовывается с предприятием, эксплуатирующим протектор с целью возможности и безопасного выполнения работ на основе практического опыта и данных, полученных практическим путём.

Итак, разработано устройство для защиты устьевого оборудования от повреждений в процессе работ по интенсификации добычи, возникших вследствие:

- Высокого давления обработки при проппантном ГРП и кислотном ГРП /СКО (до 15000 psi).

- Эрозии, вызванной вследствие закачки больших объемов проппанта с жидкостью, а также при отработке скважины и выносе внутрискважинного флюида.

- При многостадийных ГРП и кислотного ГРП / СКО с большим количеством стадий и расходами жидкости.

- При многостадийных ГРП с большим количеством проппанта и/ или песка на стадию (большеобъемные ГРП - до 450 тонн на стадию).

- Повреждения, вызванные вследствие попадания в шиберные задвижки фонтанной арматуры коррозионной жидкости (кислотных составов при КГРП / СКО: кислотные составы, коррозионные недостатки жидкостей глушения, вода в зимнее время, проппантно-песчано-водяная смесь).

Особенности заявляемого устройства:

Возможность монтажа и демонтажа на скважине под давлением до 70 МПа без глушения скважины.

Гидроцилиндры используются для ввода и вывода штока (в т.ч. под давлением в скважине), насадки в/из скважины, а не для активации манжет.

Фланцевое исполнение соединений протектора повышает его герметичность и надежность при выполнении работ на газовых и газоконденсатных скважинах.

Самогерметизирующийся под давлением способ активации манжет.

Нет необходимости подготовки скважины путем глушения, спуска специального оборудования (пакер с шаром).

Нет необходимости использования обратного клапана в низу насадки.

Широкий диапазон глубины установки герметизирующей насадки. Минимальное время изменения глубины установки насадки с манжетами путем применения разных удлинителей.

Минимальное время монтажа-демонтажа со сменой насадки, штока и удлинителей (до 90 мин).

Наличие внутренних извлекаемых защитных втулок в шиберной задвижке и разводной головке для увеличения износостойкости.

Фланцевое соединение всех элементов протектора более надежно по сравнению с быстроразъёмными гаечными соединениями, которые не могут быть завинчены при монтаже с контролем момента свинчивания специальным инструментом (могут быть излишне перетянуты-результат разрушение, недотянуты-результат ослабление или разрушение резинового уплотнительного кольца) и в процессе закачки ГРП подвержены сильным вибрационным нагрузкам.

При установке протектора на скважину и дальнейшему введению полого штока в полость фонтанной арматуры, происходит деактивация задвижек фонтанной арматуры. Протектор должен соответствовать требованиям ГОСТ 51365-2009 в области раздела 4.8 «Требования к конструкции запорной арматуры» подпункта 4.8.4 «Присоединительные размеры фланцев задвижек и кранов - по ГОСТ 28919-91».

Таким образом, за счет исключения ненадежных быстроразъемных соединений из устройства и замены на фланцевые соединения и включения уравнительного узла в конструкцию исключается наличие дифференциального давления на уплотняющих манжетах при вводе и выводе штока в/из скважины, тем самым повышается надежность заявляемого устройства.

Описание изобретения позволяет осуществить создание протектора фонтанной арматуры, позволяющего защищать устьевое оборудование от повреждений в процессе технологических операций на нефтяных, газовых, газоконденсатных, водозаборных и водонагнетательных скважинах с одинаковой эффективностью для всего основного спектра насосно-компрессорных труб в нефтегазовой промышленности (типоразмеры от 60,33 до 139,4 мм, с различной толщиной стенки трубы), и безаварийно проводить работы по гидроразрыву пласта, кислотной обработке и другим технологическим операциям, включая отработку жидкостей из скважины.

При осуществлении изобретения достигается повышение надежности работы протектора фонтанной арматуры, его универсальности для различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ за счет сменяемых мандрелей (штоков) различных размеров и длин, повышенной степени и эффективности изоляции внутренних полостей устьевой фонтанной арматуры, в том числе, за счет внедрения внутренних втулок в полостях задвижек и разводной арматуры высокого давления для повышения износостойкости элементов протектора фонтанной арматуры.

Поиск по общедоступным источникам информации показал, что из уровня техники не известна и явным образом не следует вся совокупность признаков предложенного изобретения, в связи с чем изобретение соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявленное изобретение состоит из стандартных для этой области техники элементов и материалов, то есть может быть использовано в промышленности, ввиду чего изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления предлагаемого изобретения, для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации изобретения. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящего изобретения, следует считать защищенными настоящим изобретением в объеме прилагаемой формулы.

Изобретение относится к нефтегазовой области, а именно к устройствам защиты фонтанной арматуры от высоких давлений, агрессивных жидкостей, проникания жидкостей обработки скважин, а также жидкостей при освоении скважин внутрь шиберных задвижек фонтанной устьевой арматуры. Протектор фонтанной арматуры содержит полый шток, верхнюю и нижнюю плиты, расположенные одна над другой, корпусы гидроцилиндров, присоединенные к верхней плите протектора, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован нижний корпус протектора с сальниковым уплотнением штока, низ штока оснащен герметизирующей насадкой с манжетами. Протектор дополнительно содержит второй корпус протектора, верхний, закрепленный на верхней плите, и закрепленные на верхней плите протектора, между корпусами гидроцилиндров, вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой шиберную механическую и шиберную гидравлическую задвижки с внутренними защитными извлекаемыми втулками, катушку переходную и головку разводную, с извлекаемыми защитными втулками и фланцевыми соединениями. При этом шток ввернут в верхний корпус протектора и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора. Причем нижний корпус протектора содержит первую и вторую пробковые задвижки. Устройство также снабжено узлом уравнительным, одним концом закрепленным на головке разводной, а другим концом между первой и второй пробковыми задвижками. Технический результат заключается в повышении надежности работы устройства, его универсальности для различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и НКТ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. Протектор фонтанной арматуры, содержащий полый шток, верхнюю и нижнюю плиты, расположенные одна над другой, корпусы гидроцилиндров, присоединенные к верхней плите протектора, штоки гидроцилиндров присоединены к нижней плите, в которую вмонтирован нижний корпус протектора с сальниковым уплотнением штока, низ штока оснащен герметизирующей насадкой с манжетами, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй корпус протектора, верхний, закрепленный на верхней плите, и закрепленные на верхней плите протектора, между корпусами гидроцилиндров, вертикально ориентированные, последовательно соединенные между собой шиберную механическую и шиберную гидравлическую задвижки с внутренними защитными извлекаемыми втулками, катушку переходную и головку разводную, с извлекаемыми защитными втулками, и фланцевыми соединениями, при этом шток ввернут в верхний корпус протектора и проходит через сальниковое уплотнение нижнего корпуса протектора, причем нижний корпус протектора содержит первую и вторую пробковые задвижки, устройство также снабжено узлом уравнительным, одним концом закрепленным на головке разводной, а другим концом между первой и второй пробковыми задвижками.

2. Протектор фонтанной арматуры по п. 1, отличающийся тем, что задвижка шиберная гидравлическая выполнена с дистанционным управлением.

3. Протектор фонтанной арматуры по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что шток, спускаемый внутрь фонтанной арматуры, является сменным в зависимости от различных типоразмеров применяемых фонтанных арматур и насосно-компрессорных труб.