УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРОТИВОВЫБРОСОВЫЙ ПРЕВЕНТОР ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазопроявлений и охраны окружающей среды.
Известен универсальный противовыбросовый превентор для герметизации устья скважины, содержащий кольцевой корпус с верхней и нижней крышками, в центральное отверстие которого установлен с возможностью сжимания к центру превентора под воздействием внешнего обжимного элемента кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, причем в вертикальной плоскости уплотнительный элемент и внешний обжимной элемент зафиксированы внутренними поверхностями верхней и нижней крышек, а в горизонтальной - внутренней поверхностью корпуса (Патент США №4458876, приоритет от 16.09.1982 г., МПК E21B 33/06).
Недостатком данного превентора является сложность конструкции для передачи усилия на внешний обжимной элемент посредством Т-образного поршня, что выражается в большом количестве уплотняемых поверхностей и ведет к возможным протечкам, сложному ремонту, трудности выявления мест протечек, перекосу поршня. Использование Т-образного поршня также приводит к увеличению габаритов и веса превентора, что вызывает сложности эксплуатирования превентора на некоторых типах буровых установок.
Техническим результатом, достигаемым заявленной полезной моделью по отношению к известному из патента США №4458876 превентору, является повышение надежности работы и ремонтопригодности превентора при одновременном упрощении конструкции, а также существенном снижении габаритно-весовых показателей за счет отказа от использования поршневой группы и использования диафрагмы из эластичного материала для передачи усилия на кольцевой уплотнительный элемент, конструкция которой позволяют ей деформироваться (растягиваться) в заданных допустимых пределах, необходимых для полного закрытия кольцевого уплотнительного элемента, без возникновения внутренних напряжений материала из которого она изготовлена, в отличие от известного из патента США №4458876 деформируемого внешнего обжимного кольца.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном из патента США №4458876 универсальном противовыбросом превенторе для герметизации устья скважины, содержащем кольцевой корпус с верхней и нижней крышками, в центральное отверстие которого установлен с возможностью сжимания к центру превентора под воздействием внешнего обжимного элемента кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, причем в вертикальной плоскости уплотнительный элемент и внешний обжимной элемент зафиксированы внутренними поверхностями верхней и нижней крышек, а в горизонтальной - внутренней поверхностью корпуса, внешний обжимной элемент выполнен в виде кольцевой диафрагмы из эластичного материала с П-образным профилем с возможностью работы на растяжение к центру превентора под воздействием жидкости, поступающей под давлением через, по крайней мере, одно сквозное отверстие в корпусе превентора, при одновременном сжимании уплотнительного элемента до полного перекрытия устья скважины, при этом боковые поверхности диафрагмы выполнены в виде U-образных изгибов с разнонаправленными выпуклостями, на периферийных открытых торцах боковых поверхностей диафрагмы предусмотрены фиксаторы для герметичной установки и крепления диафрагмы по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса, а геометрические размеры кольцевого уплотнительного элемента и диафрагмы выбраны из условия плотного прилегания боковых поверхностей диафрагмы и торцов уплотнительного элемента к внутренним поверхностям крышек превентора.
Для получения указанного технического результата целесообразно, чтобы кольцевой уплотнительный элемент представлял собой кольцо с множеством диафрагмированных металлических вставок, залитых в его тело и имеющих соединенные перемычкой верхние и нижние треугольные основания.
Для получения указанного технического результата желательно, чтобы на внутренней поверхности корпуса были выполнены ответные волнообразным изгибам боковых поверхностей кольцевые проточки, обеспечивающие возможность диафрагмы находиться в рабочем положении без потери формы и провисания.
Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять сквозное отверстие для подачи рабочей жидкости в центре внешней боковой части корпуса.
Кроме того, не менее предпочтительно, чтобы фиксаторы, обеспечивающие герметичную установку и крепление диафрагмы по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса, были выполнены в виде обращенных навстречу друг другу бортиков, с помощью которых диафрагма герметично фиксируется в корпусе за счет взаимодействия с предусмотренными на внутренней поверхности корпуса кольцевыми проточками под указанные бортики.
Для обеспечения более плотного прилегания диафрагмы к корпусу, желательно, чтобы в месте контакта диафрагмы с уплотнительным элементом внутренняя поверхность корпуса превентора была выполнена цилиндрической.
Для соединения превентора с оборудованием скважины допускается на внешних поверхностях верхней и нижней крышек превентора выполнять фланцы.
Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять кольцевую диафрагму из резины.
Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять кольцевой уплотнительный элемент из резины.
Полезная модель поясняется рисунками, где
на фиг. 1 - изображен общий вид превентора в разрезе;
на фиг. 2 - изображена диафрагма;
на фиг. 3 - изображена диафрагма в изометрии;
на фиг. 4 - изображен кольцевой уплотнительный элемент;
на фиг. 5 - изображен кольцевой уплотнительный элемент в изометрии;
на фиг. 6 - изображена металлическая вставка кольцевого уплотнительного элемента;
на фиг. 7 - изображена металлическая вставка кольцевого уплотнительного элемента в изометрии.
Универсальный противовыбросовый превентор для герметизации устья скважины содержит кольцевой корпус 1 с центральным отверстием 2 и съемными верхней 3 и нижней 4 крышками, установленный в центральное отверстие кольцевой уплотнительный элемент 7, обеспечивающий герметизацию устья скважины, и кольцевую диафрагму 8 для сжатия кольцевого уплотнительного элемента при герметизации устья скважины, установленную между кольцевым уплотнительным элементом и внутренней поверхностью корпуса 1. Верхняя и нижняя крышки неподвижно закреплены к корпусу 1 с помощью шпилек 5 и гаек 6.
Кольцевой уплотнительный элемент 7 выполнен из эластичного материала, например, резины, и представляет собой (с возможностью работы на сжатие к центру превентора под действием диафрагмы) кольцо с множеством диафрагмированных металлических вставок 14, залитых в это кольцо и имеющих соединенные перемычкой 15 верхние 16 и нижние 17 треугольные основания.
Кольцевая диафрагма 8 выполнена из эластичного материала, например, резины, с П-образным профилем с возможностью работы на растяжение в направлении к центру превентора под воздействием жидкости, поступающей под давлением через, по крайней мере, одно сквозное отверстие в корпусе, при одновременном сжимании уплотнительного элемента до полного перекрытия устья скважины, при этом боковые поверхности диафрагмы выполнены в виде волнообразных изгибов с разнонаправленными выпуклостями 9, на периферийных (открытых) торцах боковых поверхностей диафрагмы предусмотрены фиксаторы для герметичной установки и крепления диафрагмы 8 по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса 1, а геометрические размеры кольцевого уплотнительного элемента и диафрагмы выбраны из условия плотного (беззазорного) прилегания боковых поверхностей диафрагмы и торцов уплотнительного элемента к внутренним поверхностям крышек превентора.
На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены ответные U-образным складкам боковых поверхностей 9 кольцевые проточки 12, обеспечивающие возможность диафрагмы находиться в рабочем положении без потери формы и провисания.
Таким образом, между внутренней полостью П-образной диафрагмы 8 и внутренней поверхностью корпуса 1 образуется закрытая полость 18, которая может увеличиваться (растягиваться) в сторону уплотнительного элемента под воздействием жидкости, поступающей под давлением в корпус 1 через, по крайней мере, одно сквозное отверстие 19 в корпусе 1, при этом уплотнительный элемент сжимается к центру превентора, перекрывая устье скважины, а волнообразные изгибы (U-образные складки) боковых поверхностей 9 диафрагмы 8 обеспечивают возможность рабочей поверхности диафрагмы 20 расширяться, не создавая внутренних напряжений ее боковых поверхностей. Сквозное отверстие 19 для подачи рабочей жидкости в полость 18 выполнено на внешней боковой части корпуса, например, в центре корпуса.
Фиксаторы, обеспечивающие герметичную установку и крепление диафрагмы 8 по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса 1, выполнены, например, в виде обращенных навстречу друг другу бортиков 10, с помощью которых диафрагма герметично фиксируется в корпусе 1 за счет взаимодействия с предусмотренными на внутренней поверхности корпуса кольцевыми проточками 11 под указанные бортики 10.
В месте контакта диафрагмы с уплотнительным элементом 7 внутренняя поверхность корпуса выполнена цилиндрической 13, что обеспечивает более плотное прилегание рабочей поверхности диафрагмы 8 к корпусу 1.
На внешних поверхностях верхней и нижней крышек превентора предусмотрены фланцы 21 для соединения с оборудованием скважины.
Работа превентора осуществляется следующим образом.
Закрытие кольцевого уплотнительного элемента 7 осуществляется за счет подачи рабочей жидкости под давлением через отверстие 19 в полость 18. Под действием давления рабочая поверхность 20 диафрагмы 8 перемещается в направлении центра превентора, тем самым, заставляя закрываться кольцевой уплотнительный элемент 7. U-образные складки боковых поверхностей 9 диафрагмы 8 позволяют рабочей поверхности 20 перемещаться, не создавая внутренних напряжений боковых поверхностей диафрагмы.
Внутренняя часть кольцевого уплотнительного элемента выдавливается внутрь (к центру превентора) и поворачивает металлические вставки 14, чтобы продвинуть их торцы 22 на наибольшее радиальное расстояние.
Металлические вставки 14 расположены таким образом, что при повороте, поверхность 23 каждой вставки давит на поверхность 24 соседней вставки, тем самым обеспечивая возможность равномерного закрытия кольцевого уплотнительного элемента 7.
Движение вставок 14 не вызывает повреждений диафрагмы 8.
Открытие кольцевого уплотнительного элемента 7 происходит после прекращения подачи жидкости под давлением в отверстие 19 за счет упругих свойств резинового кольца уплотнительного элемента 7.