Устройство для отсечки потока жидкости или газа в трубе Советский патент 1980 года по МПК E21B33/06 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТСЕЧКИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА В ТРУБЕ

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к устройствам для закрытия неуправляемого нефтегазового фонтана, и может быть исполь зовано во всех отраслях народного хозяйства для отсечки потока жидкости или газа в трубопроводах. Известно устройство для отсечки вывода газа через бурильные трубы, состоящее из двух полухомутов с уплотнительным элементом и радиальным отверстием в одном нолухомуте, к которому подсоединены тройник, краны высокого давления и сальниковая уплонит льная коробка, сквозь которые пропущена штанга со сверлом на конЦе. Для вращения и подачи сверла штанга имеет фланец. Устройство позволяет просверлить отверстие в трубе, впрессовать в него палец, ввести в трубу алюминиевые цилиндры и тампон из пенькового каната и закачивать внутрь трубы цементный раствор для образования цементной пробки 1. Однако для затвердения цементного раствора необходимо определенное время. Удержать же цементный раствор длительно в трубе в покое до его затвердения при неуправляемом фонтане невозможно. Это снижает эффективность отсечки потока известным устройством и ее надежность. Известно также устройство для отсечки потока жидкости и газа в трубе, включающее двухполюсные электромагниты с полосами, расположенными на оси, перпендикулярной оси труб, емкость высокого давления, заполненную жидкость с частица1йи ферромагнитного материала, и узел ввода жидкоети 2. Однако это устройство не обеспечивает отсечки потока жидкости или газа в трубе при закрытии неуправляемого нефтегазового фонтана. Целью изобретения является новыщение надежности работы устройства при отсечке потока в трубе, ускорение процессов создания плотной пробки и ее удаление в дальнейщем, а также расширение эксплуатационных возможностей устройства. Поставленная цель достигается тем, что электромагниты выполнены с нарастающей в направлении потока индуктивностью. Кроме того, электромагниты выполнены в виде шарнирно соединенных половин с полюсами, имеющими профиль трубы, а емкость снабжена электромагнитными системами, из которых внутренняя установлена с возможностью поворота ее вокруг вертикальной оси. На чертеже показано устройство для отсечки потока жидкости и газа в трубе. Устройство состоит из набора секций двухполюсных электромагнитов, каждая из которых выполнена в виде шарнирно соединенных двух половин 1 и 2. Ниже набора электромагнитов со стороны их захватывающих трубу полюсов размещен узел ввода жидкости, состоящий из полуцилиндров 3 и 4 с уплотнительными элементами 5. Каждый из полуцилиндров закреплен под одним из полюсов та-к, что при раздвижении полюсов совместно с ними раздвигаются и полуцилиндры. Один из полуцилиндров ВЬ1ПОЛнен с радиальным отверстием 6. Уплотнительные элементы 5 несколько выступают вперед полюсов с тем, чтобы при захвате трубы и включении электромагнитов радиальное отверстие полуцилиндра было бы кругом загерметизировано. К радиальному отверстию прикреплен тройник 7 с кранами 8 и 9 высокого давления. К крану 8 подсоединена емкость 10, снаружи которой расположена электромагнитная система И, а внутри емкости по ее оси размещена многофазная электромагнитная система 12, образуюа1ая кольцевой зазор со стенкой емкости. Емкость под высоким давлением заполнена жидкостью 13 с ферромагнитными частицами. К крану 9, соосному с отверстием в полуцилиндре, подсоединена уплотнительная коробка 14. Внутри тройника 7, крана 9 и уплотнительной коробки 10 размещена щтанга 15 со сверлом 16 на конце. Для вращения и подачи сверла штанга снабжена приспособлением 17, например маховиком и нажимным фланцем. Многофазная электромагнитная система 12 снабжена фазовращателем или же установлена с возможностью ее поворота вокруг вертикальной оси и снабжена механизмом поворота. Благодаря электромагнитным системам емкости ферромагнитные частицы находятся в жидкости в предварительно намагниченном и подвижном состоянии. Полюсы шарнирно соединенных половин электромагнитов выполнены по профилю трубы, в которой отсекается поток жидкости или газа. Создаваемое магнитное поле двухполюсных электромагнитов нарастает в направлении потока в трубе. Это позволяет за счет напора потока повысить эффективность образования плотной пробки ферромагнитных частиц и предотвратить возможность уноса частиц из трубы потоком. Известно, что шарообразные ферромагнитные частицы в электромагнитном поле формируются в вытянутые вдоль силовых линий цепочки, а цилиндрические - собираются в крупные ветвистые скопления. Поэтому для создания плотной пробки предпочтительны цилиндрические ферромагнитные частицы. В качестве жидкости для заполнения емкости при закрытии неуправляемого нефтегазового фонтана можно использовать воду, промывочную жидкость или же цементный раствор. Устройство работает следующим образом. При неуправляемом нефтегазовом фонтане поток жидкости или газа устремляется вверх по межтрубному пространству 18 между колоннами бурильных 19 и обсадных 20труб или внутри колонны бурильных труб. Для отсечения потока предлагаемое устройство закрепляется у устья скважины на обсадных трубах. Для этого полюса электромагнитов разводятся на общей шарнирной оси так, чтобы захватить обсадную трубу. Захватив трубу, включают двухполюсные электромагниты, полюса которых прижимаются к трубе. Совместно с полюсами к трубе прижимаются также полуцилиндры. При помощи приспособления 17 для вращения и подачи сверла просверливается отверстие 21в трубе. Затем щтанга со сверло.м отводится за кран 9, после чего кран закрывается. Электромагнитные системы 11 и 12 емкости отключаются, одновременно открывается кран 8 и жидкость с частицами ферромагнитного материала, находящаяся под высоким давлением в емкости, устремляется в кольцевое пространство 18 между бурильными и обсадными трубами. Войдя в магнитное поле двухполюсных электромагнитов, частицы ферромагнитного материала образуют плотную пробку 22, которая отсекает поток в кольцевом пространстве труб. Процесс отсечения потока внутри колонны бурильных труб аналогичен описанному выше. За счет предварительного намагничивания частиц ферромагнитного материала г емкости, а также постепенного нарастания индукции магнитного поля двухполюсных электромагнитов в направлении отсекаемого потока повыщается эффективность образования плотной пробки в трубе. Для предотвращения повышения давления перед пробкой поток газа или жидкости после его отсечения в трубе можно вывести через тройник, кран и емкость наружу. После создания пробки в трубе и отсечки потока на верхнем свободном конце трубы устанавливают управляемое запорное устройство (задвижку высокого, давления) и двухполюсные электромагниты отключают. При отсутствии электромагнитного поля пробка отжимается и уносится потоком, который становится управляемым. Формула изобретения 1. Устройство для отсечки потока жидкости нАН газа в трубе, включающее двухполюсные электромагниты с полюсами, расположенными на оси, перпендикулярной оси труб, емкостью высокого давления, заполненную жидкостью с частицами ферромагнитного материала, и узел ввода жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства при отсечке потока, электромагниты выполнены с нарастающей в направлении потока индуктивностью. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем. что электромагниты выполнены в виде шарнирно соединенных половин с полюсами,имеющими профиль трубы.

1 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что емкость снабжена электромагнитными системами, из которых внутренняя установлена с возможностью поворота ее вокруг вертикальной оси.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 121741, кл. Е 21 В 33/138, 1958.