Устройство для фиксации уплотнительных элементов превентора Советский патент 1978 года по МПК E21B33/06 

1

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности для использования в универсальных превенторах, предназначенных для герметизации подводного или надводного устья бурящих нефтяных и газовых скважин и допускающих возможность расхаживания и протаскивания колонны труб при герметизированном устье.

Известны устройства для автоматической фиксации уплотнительпых элементов при закрыванип превептора 1.

Эти устройства не позволяют после фиксации закрытого положения уплотнительных элементов снизить величину давления уплотнительных элементов на колонну труб при ее расхаживании и протаскивании.

Известен также превентор с затвором для фиксации уилотнительных элементов в закрытом положении, включающий управляемые обратные клапаны со сливными и напорными линиями и предохранительный клапан, обеспечивающий возможность расхаживания и протаскивания труб при герметизированном устье 2.

Недостатком его является увеличение степени неравномерности поддержания расчетного давления в гидроцилиндре в процессе протаскивания инструмента при увеличении длины напорного трубопровода, что снижает надежность герметизации устья.

Целью изобретения является повышение надежности фиксации уплотнительпых элементов прп протаскиванип колонны труб через уплотнитель превентор а за счет исключения влияния сопротивления напорного трубопровода.

Это достигается тем, что предохранительный клапан предлагаемого устройства имеет каскад управления и переливной каскад с золотником, прпчем переливной каскад включен в сливпую линию одного обратного клапана, а каскад управления - в напорную линию другого обратного клапана.

На чертенсе представлено предлагаемое устройство.

Устройство для фиксации уплотнительных элементов превептора включает управляемые обратные клапаны 1 и 2, предохранительный клапан 3, состоящий нз каскада управления 4 и переливного каскада 5 с золотником 6, который удерл нвается в закрытом положеппи пружиной 7. Камеры А, Б п В переливного каскада 5 при помощи дросселя 8 и отверстия 9 соединены между собой. Иодиружинеиньп клапан 10 отсекает камеру Г каскада управления 4 от камеры Б переливпого каскада 5.

Трубопровод 11 соедпняет между собой камеры Г и Д; камера Е каскада управления соединена с напорным трубопроводом 12; трубопровод 13 соединяет управляющую камеру

обратного клапана 1 с установкой гидроуправления, трубопровод 14 соединяет между собой и установкой гидроуправления распорную полость гидроцилиндра превентора, управляющую камеру обратного клапана 2 и трубопровод 11.

Подклапанпая полость обратного клапана 1 соединена при помощи сливного трубопровода 15 с камерой В переливного каскада 5 предохранительного клапана 3; подклапанная полость обратного клапана 2 соединена при помощи иапорного трубопровода 12 с установкой гидроуправления.

Устройство работает следующим образом.

При закрывании превентора жидкость под давлением подают в трубопровод 12, трубопровод 14 соединен со сливом. Жидкость, поступая в управляемый обратный клапан 2, приподии.мает клапан над седлом и проходит в запорную полость гидроцилиндра, перемещает его поршень, закрывая тем самым превеитор. После закрывания превентора клапан 2 под действием пружины садится в свое гнездо, блокируя жидкость под давлением в запорной полости гидропривода превентора и осуществляя тем самым фиксацию уплотнительного элемента в закрытом положении.

Для осуществления протаскивания колонны труб через уплотнитель превентора подают жидкость под давлением при помощи трубопровода 13 в камеру управления обратного клапана 1.

Поршень с толкателем обратного клапана 1 под действием давления движется вверх, открывая и блокируя клапан 1 в открытом положении.

Жидкость под давлением из трубопровода 12 поступает в камеру Е каскада управления 4 и через клапан 2, принудительно открытый клапан 1, трубопровод 15, отверстие 9 и дроссель 8 заполняет камеры А, Б, В переливного каскада 5 предохранительного клапана 3. Камера Д переливного каскада 5 и камера Г каскада управления 4 соединены при помощи трубопровода 14 со сливом.

После заполнения жидкостью всех камер отдельные элементы предлагаемого устройства находятся в следующем положении: клапан 2 закрыт, клапан 1 принудительно открыт, в камерах А, Б, В и запорной полости гидропривода находится лсидкость под рабочим давлением, золотник 6 находится в закрытом пололсении под действием пружины 7, так как в камерах А и Б давление одинаковое. Клапан 10 также закрыт, так как усилия, действующие на клапан 10 от давления в камерах Б и Е, равны между собой. Трубопровод 14 соединен со сливом.

Затем в трубопроводе 12 при помощи регулирующего клапана установки гидроуправления снижается давление до расчетного. В камере Е давление также снижается до расчетного, так как она соединена с трубопроводом 12. В камере Б, а также в камерах А, В и запорной полости гидроцилиндра в это время находится жидкость под рабочим давлением. Клапан 10 каскада управления под действием усилия от перепада давлений (рабочего и расчетного) открывается, и жидкость из камеры Б перетекает в камеру Г, а затем в трубопровод И, связанный со сливом. После установления расчетного давления в камере Б, а также в связанных с ней камерах А, Б и занорной полости цилиндра клапан 10 под действием пружины садится на свое седло.

При протаскивании муфты бурильной трубы через уплотнитель универсального превентора она раздвигает уплотнитель, который в

свою очередь перемещает вниз поршень гидропривода, вытесняя жидкость из запорной полости через обратный клапан 1, принудительно открытый, в камеры В, А, Б, в которых начинает повышаться давление (выще расчетного). При повышении давления (выше расчетного) в камере Б клапан 10 открывается и излишек жидкости поступает при помощи трубопровода 11 в трубопровод 14, соединенный со сливом.

Так как при протаскивании муфты из запорной камеры вытесняется достаточно большой объем жидкости за сравнительно короткий промежуток времени, это приводит к больщому расходу через дроссель 8. В результате дросселирования потока жидкости через дроссель 8 на золотник 6 начинает действовать перепад давления. Под действием усилия от этого перепада золотник 6 перемещается вверх и связывает камеру В с камерой Д, соединенной со сливом.

При движении муфты в уплотнителе движение жидкости из запорной полости прекращается, давления в камерах А, Б и Е выравнимаются, вследствие чего закрывается клапан 10, а золотник 6 под действием пружины 7 двигается вниз, отсекая камеру В от камеры Д.

При выходе муфты из уплотнителя поршень гидропривода под действием давления начинает двигаться вверх, сжимая уплотнитель вокруг трубы, в результате чего давление в запорной камере гидропривода начинает снижаться (ниже расчетного). Па обратный клапан 2 начинает действовать перепад давления, клапан 2 открывается, и жидкость под расчетным давлением из трубопровода 12 поступает в запорную полость, поднимая там давление до расчетного. После выравнивания давлений в запорной полости и трубопроводе

12 клапан 2 закрывается.

Для открывания превентора жидкость под давлением подают в трубопровод 14, трубопровод 12 соединен со сливом. При помощи трубопровода 14 лсидкость поступает одновременно в распорную полость гидроцилиндра превентора и в управляющую камеру обратного клапана 2.

Под действием усилия от давления жидкости поршень с толкателем обратного клапана

2 принудительно открывает клапан 2, соеди