Превентор Советский патент 1991 года по МПК E21B33/06 

1

(21)4604638/03 (22)11.11.88 (46) 15.01.91. Бюл. №2 (75) П.Л.Пшеничный (53) 622.245.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1007500. кл. Е 21 В 33/06. 1980. Авторское свидетельство СССР № 977703. кл. Е 21 В 33/06. 1981.

(54)ПРЕВЕНТОР

(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметизации устья скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы превентора и долговечности плашек путем исключения их износа при бурении и проведении спускоподъемных операций, а также обеспечения фиксации плашек в край

221В

&

Ј

О

ю о с о о

Фиг.1

них положениях герметизатора. Превентор содержит корпус 1, в котором установлены лабиринтная втулка 2 и полый вал 7 с выточками 9 и 10. Внутри полого вала 7 установлен герметизатор в виде цангового механизма, состоящий из ступицы 17 с фиксатором 20 и лепестковых пружин 18 с плашками 19. Поршень 21 гидропривода связан с герметизатором 16 через полый шток 30. При подаче рабочей жидкости в полость 24 закрытия поршень 21 перемеИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназьа- чено для герметизации устья нефтяных и газовых скважин.

Цель изобретения - повышение надежности работы превентора и долговечности плашек пугем исключения их износа при бурении и проведении спускоподъемных операций, а также обеспечения фиксации плашек в крайних положениях герметизатора.

На фиг. 1 показан превентор, продольный разрез; левее оси симметрии плашки в открытом положении, правее оси симметрии - в закрытом положении; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 по плашкам, герметизирующим бурильную колонну круглого сечения; на,фиг. 3 - то же, при герметизации бурильной колонны квадратного сечения.

Превентор состоит из корпуса 1, в котором установлена лабиринтная втулка 2, взаимодействующая с червячной передачей 3. В нижней части корпуса на резьбе расположен фланец 4, регулирующий положение грундбуксы. 5 с пружиной 6, которые определяют зазор между лабиринтной втулкой 2 и полым валом 7.

Полый вал 7 посажен в корпусе 1 на радиально-упорный подшипник 8 и выполнен с выточками 9 и 10 и прошивочным каналом 11, связанным с каналом 12 в корпусе 1 через выточку 13 в лабиринтной втулке 2 и выточку 14 и полость 15 в корпусе 1.

Внутри полого вала 7 установлен герметизатор в виде цангового механизма 16, состоящий из ступицы 17 с лепестковыми пружинами 18, на которых закреплены плашки 19 для труб круглого или квадратного сечения. В кольцевой выточке ступицы размещен фиксатор 20, вз аимодействую- щий с выточками 9 и 10 полого вала 7 в крайних верхнем и нижнем положениях герметизатора 16.

щает ступицу 17 и лепестковые пружины 18 вниз, при этом последние, скользя по конусной расточке полого вала 7, плашками 19 обжимают бурильную трубу. При подаче рабочей жидкости в полость 23 открытия герметизатор 16с поршнем 21 перемещаются вверх. В образовавшийся зазор между герметизатором и полым валом 7 разжимаются лепестковые пружины 18с плашками 19. Превентор открыт. 3 ил.

Перемещение герметизатора 16 осуществляется с помощью гидропривода, состоящего из поршня 21, поджатого пружиной 22 и имеющего полости открытия 23 и закрытия 24, связанные с гидроуправлением через каналы 26 и 27 в корпусе 1. Полость закрытия 24 также сообщается с полостью скважины. В корпусе 1 выполнены кольцевая полость 25 и каналы 28 и 29, предназначенные соответственно для смазывания узла трения между грундбуксой 5 и полым валом 7 и дренирования жидкости.

Поршень 21 связан с герметизатором 16 через полый шток 30 и упорный подшипник

Превентор работает следующим образом.

До начала эксплуатации превентора с помощью червячной передачи 3 регулируется зазор между лабиринтной втулкой 2 и полым валом 7. который зависит от физических свойств скважинной среды

Для герметизации устья скважины при отсутствии под превентором давления рабочая жидкость гидроуправления под давлением поступает через канал 26 в полость закрытия 24. Поршень 21 под действием давления и пружины 22 перемещается в нижнее положение, при этом осевое усилие

от поршня 21 через полый шток 30, ступицу 17 и лепестковые пружины 18, скользящие по конусной расточке полого вала 7, передается на плашки 19, которые обжимают бурильную трубу.

Фиксатор 20 выдавливается из выточки

9 и замыкается с выточкой 10. Превентор закрыт.

При повышении давления под превентором герметизация устья происходит автоматически. Так как полость закрытия 24 трубопроводом (не показана) сообщается с полостью скважин, то при внезапном повышении давления скважинная среда, поступив через канал 26 в полость закрытия 24.

будет действовать на поршень 21, стремясь вместе с пружиной 22 переместить его вниз

Одновременно скважинная среда будет действовать на нижний торец плашек 19, стремясь поднять их Однако, так как пло- щадь поршня 21 значительно больше, то он перемещается вниз и плашки 19 обжимают бурильную трубу и герметизируют скважину

Произвольная разгерметизация исклю- чается взаимодействием фиксатора 20 с выточкой 10 и давлением скважинной среды на поршень 21.

Герметизация устья скважины возможна как при нахождении бурильной колонны в статике, так и при ее вращении. В последнем случае вместе с колонной вращаются радиально-упорный подшипник 8, полый вал 7, герметизатор 16, полый шток 30 и поршень 21.

Проворачивание бурильной колонны при наличии под превентором давления осуществляется при закрытых плашках 19. Сила прижатия плашек 19 к граненой штанге должна обеспечивать только необходи- мую степень герметизации, так как передача крутящего момента герметизатору 16 осуществляется гранями штанги. Сила прижатия плашек к колонне круглого сечения должна обеспечивать не только герме- тизацию, но и необходимую величину трения скольжения между ними, достаточную для передачи крутящего момента герметизатору 16.

До начала проворачивания бурильной колонны через канал 12 в полость 15 подается жидкая или газообразная среда под давлением, равным или большим давления скважинной среды, которая через выточку 14 попадает в выточку 13, откуда одна ее часть идет по зазору между лабиринтной втулкой 2 и полым валом 7, герметизируя его, и через канал 28 дренируется для повторного использования, одновременно смазывая узел трения между грунд- буксой 5 и полым валом 2; вторая часть - по зазору между лабиринтной втулкой 2 и полым валом поступает в кольцевую полость 25, а из нее через канал 29 дренируется для повторного использования; третья

часть поступает по каналу 11 для смазывания плашек 19. Вращение колонны или штанги через плашки 19 передается полому валу 2, полому штоку 10, с которым вращается среднее кольцо подшипника 31, а поршень 21 остается невращающим. При проворачивании загерметизированной колонны вместе с ней вращаются радиально- упорный подшипник 8. полый вал 7, герметизатор 16, упорный подшипник 31 и поршень 21.

Для разгерметизации устья скважины рабочая жидкость гидроуправления под давлением поступает через канал 27 в полость открытия 23. Поршень 21 под действием давления перемещается в верхнее положение. Фиксатор 20 выдавливается из выточки 10 и замыкается с выточкой 9. Вместе с поршнем 21 герметизатор 16 перемещается вверх и в образовавшийся зазор между ним и полым валом 7 разжимаются лепестковые пружины 18 и связанные с ними плашки 19. Превентор открыт. Произвольное движение герметизатора 16 вниз исключено взаимодействием фиксатора 20 с выточкой 9.

Формула изобретения Превентор, включающий корпус с размещенными в нем полым валом с герметизатором в виде цангового механизма с плашками, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы пре- венторэ и долговечности плашек путем иск- лючения их износа при бурении и проведении спускоподъемных операций, а также обеспечения фиксации плашек в крайних положениях герметизатора, он снабжен установленным концентрично в корпусе полым штоком с поршнем, размещенным над плашками цангового механизма, причем корпус имеет радиальный канал для сообщения пространства над поршнем с полостью скважины, при этом полый вал выполнен с пазами, а цанговый механизм установлен с возможностью взаимодействия с полым валом и имеет фиксаторы для размещения их в пазах полого вала в крайних верхнем и нижнем положениях герметизатора.

4-Q

Фиг.2

Фи г.З