Устройство для прокола труб
APPARATUS FOR PUNCTURING PIPES

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для прокола насосно-компрессорных и бурильных труб с целью сообщения с внутренней полостью при проведении работ по ликвидации аварий на устье скважин.
Известно «Устройство для сверления отверстий под давлением УСО-70» (1), включающего корпус, шпиндель со сверлом, ходовой винт, присоединительный фланец с узлом контроля давления, штурвал поступательного движения шпинделя и узел привода его вращения от гидромотора, выполненного с возможностью дистанционного управления изменением величины давления рабочей жидкости от гидравлической насосной станции. Устройство предназначено для дистанционного сверления отверстий в стенках технологического оборудования, находящегося под давлением, в том числе аномально высоком (более 35 МПа), с целью сообщения с внутренней полостью для проведения специальных работ по ликвидации аварийных ситуаций или открытых газонефтяных фонтанов.
Однако известное устройство обладает следующими недостатками:
- имеет массогабаритные характеристики не позволяющие применять его по назначению, выполнять монтаж и демонтаж, а также проводить его обслуживание без применения грузоподъемной техники, что существенно влияет на мобильность устройства и соответственно приводит к потере времени при оперативном реагировании на аварийные ситуации и при проведении работ по их ликвидации;
- не целесообразно применение устройства в связи с непроизводительным способом выполнения сообщения с внутренней полостью насосно-компрессорных или бурильных труб, при необходимости определения в них наличия давления скважинной среды в процессе извлечения труб из аварийных скважин при проведении работ по ликвидации аварий;
- включает большое количество сложных в технологии изготовления деталей, что увеличивает риск возникновения неполадок, а то и поломок устройства при работе, а также хранение, обслуживание и ремонт требуют значительных материальных затрат;
- для сверления отверстий применяется дорогой расходный инструмент - спиральные сверла;
- в процессе сверления образуется металлическая стружка, способная с потоком скважинной среды попасть в сопряжения узлов и деталей устройства и привести к их заклиниванию или поломки;
- для работы гидромотора устройства требуется насосная станция, обеспечивающая большой расход рабочей жидкости с резервуаром для нее соответствующего объема;
- требуется устойчивая опорная поверхность, для установки опорной стойки, которая к тому же своими минимальными и максимальными вылетами ограничивает размещение устройства по высоте.
Целью изобретения является создание малогабаритного устройства, обеспечивающего сообщение с внутренней полостью насосно-компрессорных и бурильных труб для определения в них наличия давления скважинной среды при проведении работ по ликвидации аварий на устье скважин, способного работать дистанционно, для обеспечения безопасности оперативного персонала, от малогабаритных насосных станций, переносимых и управляемых одним человеком.
Поставленная цель достигается устройством для прокола труб, включающим гидроприводной узел, узел контроля давления, запорный узел и узел фиксации устройства на трубе, и в том числе снабженное гидроприводным механизмом, представляющим собой корпус с накидной гайкой и размещенным в нем одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления к переносной насосной станции, а также штоком оснащенным сменным пробойником, обеспечивающим прокол трубы при полном его выдвижении, при этом запорный узел, состоящий из крана шарового, оборудованного ниппелем и узлом соединительным с накидной гайкой, обеспечивает в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником, а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства, при этом узел фиксации устройства на трубе, включающий в себя полухомут, с размещенной в нем сменной прижимной втулкой с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла с одной стороны и полукруглым пазом на торце с другой стороны, а также втулку с внутренним отверстием для центрирования пробойника и продольными каналами для прохождения скважинной среды, соответствует диаметру трубы и обеспечивает центрирование и без зазорное прилегание к прокалываемой трубе полукруглым пазом, а за счет завинчивания накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации исключается его проворот за счет шип-паза и обеспечивается герметизация резинового элемента в зоне прокола трубы.
На фиг. 1 показано устройство в сборе, смонтированное на трубе, в исходном положении штока с пробойником; на фиг. 2 - гидроприводной узел; на фиг. 3 - узел контроля давления; на фиг. 4 - запорный узел; на фиг. 5 - узел фиксации устройства на трубе.
Устройство (фиг. 1) состоит из гидроприводного узла 1, узла контроля давления 2, запорного узла 3 и узла фиксации устройства на трубе 4 (далее по тексту - узел фиксации).
Гидроприводной узел состоит из корпуса 5, оборудованного накидной гайкой 6, удерживаемой с помощью разрезных полуколец 7 и пружинного кольца 8, и размещенным внутри корпуса манжетой 9 и одноштоковым гидроцилиндром двухстороннего действия 10 с быстроразъемным резьбовым клапаном, соединяющим напорную и сливную магистрали, для дистанционного подключения посредством рукава высокого давления (далее по тексту - рукава РВД) к переносной насосной станции, опирающийся торцем во фланец 11, закрепленный с помощью шпилек 12, пружинных шайб 13 и гаек 14. Конец штока гидроцилиндра оснащен сменным инструментом с заострением на конце - пробойником 15, обеспечивающий прокол трубы при ходе штока на расстояние L. В верхней части корпуса ввернут штуцер 16 с пробкой, обеспечивающий соединение с узлом контроля давления, а в нижней пробка 17, закрывающая резьбовое отверстие предназначенное для подключения рукава РВД от насосной станции при проведении опрессовки внутренней полости устройства.
Узел контроля давления состоит из трехходового шарового крана 18, оснащенного в нижней части присоединительным ниппелем 19 с накидной гайкой 20, а в верхней манометром 21, ввернутого в шаровой кран через переводник 22 с уплотнительным кольцом 23, обеспечивающего сброс давления из полости устройства и при необходимости замену манометра.
Запорный узел состоит из шарового крана 24, оснащенного узлом соединительным 25 с накидной гайкой и ниппелем 26 для крепления крана с узлом фиксации и корпусом гидроприводного узла соответственно, обеспечивающий в открытом состоянии свободное перемещение через проходной канал штока с пробойником на расстояние L (фиг. 1), а в закрытом состоянии препятствует поступлению скважинной среды в полость устройства для проведения дальнейших работ по ликвидации аварии на устье скважины.
Узел фиксации включает в себя полухомут 27 (фиг. 5), скрепленный с накидной цепью 28 посредством пальцев 29, откидных болтов 30, гаек 31 и вкладышей 32, и сменную прижимную втулку 33, соответствующую диаметру прокалываемой трубы, с резьбовой частью для свинчивания с накидной гайкой запорного узла, обеспечивающая центрирование и без зазорное прилегание к прокалываемой трубе с помощью полукруглого паза на торце, при этом внутри которой размещены резиновый уплотнитель зоны прокола трубы - герметизатор 34 и центрирующая втулка 35 с внутренними продольными каналами для прохождения скважинной среды, обеспечивающая устойчивое и соосное положение пробойника в процессе прокола трубы, и при завинчивании накидной гайки узла соединительного на прижимную втулку узла фиксации, обеспечивается поджим герметизатора 34 к трубе, а наличие соединения шип-паз исключает проворот узла соединительного в сопряжении с прижимной втулкой.
Работа с устройством для прокола труб проводится в следующем порядке.
На место прокола трубы устанавливается узел фиксации 4 (фиг. 1), соответствующий наружному диаметру прокалываемой трубы. К узлу фиксации монтируется запорный узел 3. Навинчивая накидную гайку соединительного узла 25 (фиг. 4) на прижимную втулку 33 (фиг. 5) узла фиксации обеспечивается поджим герметизатора 34 к телу трубы.
Гидроприводной узел 1 (фиг. 1) монтируется к торцу ниппеля 26 (фиг. 4) запорного узла 3 (фиг. 1), за счет навинчивания накидной гайки 6 на ниппель 26 (фиг. 4).
К одноразъемному отводу гидроприводного узла 1 (фиг. 1) подсоединяется через резьбовое соединение рукав высокого давления переносной насосной станции (на рисунке не показана). При открытом шаровом кране 24 (фиг. 4) подачей рабочей жидкости от насосной станции в поршневую полость гидроцилиндра, путем выдвижения штока, оснащенного пробойником 15 (фиг. 2), дистанционно, прокалывается труба. Подачей рабочей жидкости в штоковую полость гидроцилиндра поршень со штоком возвращаются в исходное положение. Давление скважинной среды внутренней полости трубы регистрируется манометром 21 (фиг. 3) узла контроля давления 2 (фиг. 1), смонтированном на корпусе 5 гидроприводного узла 1 устройства.
Объектами для прокола могут быть различные трубы, сосуды под давлением и др. Для применения устройства по назначению, а также для выполнения монтажа на прокалываемую трубу и демонтажа может быть задействовано не более двух человек оперативного персонала.
Устройство изготовлено и испытано в цеховых условиях Оренбургской ВЧ ООО «Газпром газобезопасность».
Источники информации
1. Патент на изобретение №2603413 «Устройство для сверления отверстий под давлением УСО-70» от 27.11.2016 г.