ПРЕВЕНТОР ПЛАШЕЧНЫЙ СДВОЕННЫЙ КАБЕЛЬНЫЙ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ И РУЧНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ

Область техники.
Техническое решение относится к оборудованию для обслуживания нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам, снабженным гидравлическим и ручным приводом, предназначенным для герметического дистанционного закрытия трубного канала скважины в процессе ее освоения, ремонта и исследования с помощью приборов на геофизическом кабеле. Устройство присоединяется к колонне насосно-компрессорных труб.
Предшествующий уровень техники.
Известен двухзаходный превентор с цилиндрическими плашками (источник [1]: RU 2013520). Превентор содержит корпус с центральным осевым отверстием (вертикальным проходным каналом), с направляющими элементами (плашечными полостями) для плашек, представляющими собой цилиндрические патрубки (каналы), расположенные в одной горизонтальной плоскости, образуя "прямой крест" с четным числом концов, с равными углами между их осями. В корпусе, в направляющих патрубках, расположены цилиндрические трубный и глухие плашки. В каждый патрубок встроена одна цилиндрическая (ответная его внутреннему диаметру) монолитная, двухступенчатая плашка с выемкой под футеровку и самой футеровкой: на фронтальном торце; хвостовиком для блокировки с приводом на тыльном торце. Направляющие патрубки на внешних концах снабжены резьбами, предназначенными для стыковки с ними механизмов привода плашек. Верхняя ступень плашки может быть выполнена в двух вариантах: "глухом" - предназначенном для герметизации скважины без бурильной колонны; "трубном" - для герметизации скважины с бурильной колонной, а, следовательно, и взаимодействия с ней. При применении любого из названных вариантов плашек при герметизации скважин работает одновременно обе их ступени. Корпус снабжен сменным цоколем с переменными внутренним и наружным диаметром.
Механизм привода плашек не раскрыт в данном источнике. Аналог [1] не содержит гидравлического привода плашек, следовательно, не позволяет обеспечить дистанционное управление от гидравлической станции. Корпус выполнен разъемным, в него устанавливается сменный цоколь, что требует обеспечения герметизации дополнительных поверхностей контакта между корпусом и цоколем. Конструкция корпуса предполагается сварной из нелегированной стали, что не обеспечивает необходимую прочность и надежность корпуса при давлениях в диапазоне от 35 Мпа и выше. Конструкция плашек не обеспечивает минимально возможный габарит корпуса, обеспечивающий безопасную работу при давлениях от 35 до 75 Мпа. В превенторе не обеспечена возможность выравнивания давления над и под плашеным затвором. Конструкции плашек отличаются в зависимости от того находится ли в сквозном отсевом канале труба (НКТ) и существуют глухие, трубные, срезные плашки, но они не приспособлены для работы с электрическим кабелем. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий на поверхностях контактирующей с агрессивной рабочей средой, что снижает срок их службы. Контактирующие поверхности корпуса и плашек износу и выработке, так как не приспособлены для механического контакта в условия агрессивного воздействия рабочей среды. Шероховатость поверхностей (чистота) не обеспечивает долговечность работы.
Известен превентор (источник [2]: RU 2111336). Превентор содержит цилиндрический корпус с центральным осевым каналом (вертикальным проходным каналом) верхним и нижним фланцами, установленные в нем две цилиндрические плашки, оснащенные механическими приводами. Плашки установлены в цилиндрических плашечных полостях, выполненных в корпусе. Плашки в сечении выполнены цилиндрической формы. Опорная часть каждой плашки снабжена шпонкой с уклоном. В верхней части плашки установлено уплотнение (уплотнитель). Передняя часть плашки выполнена ответно уплотняемой трубе и снабжена уплотнением (вкладышем). В цилиндрическом корпусе по всей длине выполнен шпоночный паз с уклоном, взаимодействующий со шпонкой плашки. Механизм привода содержит крышку, закрепленную на привалочной поверхности корпуса, в крышке установлен ходовой винт. В задней части цилиндрической плашки выполнен паз типа "ласточкин хвост", в который вводится гайка, связанная с ходовым винтом привода. Корпус выполнен с центральным осевым каналом, двумя цилиндрическими плашечными полостями, верхним и нижним фланцами и двумя привалочными поверхностями для крышек привода.
Аналог [2] имеет ограниченные функциональные возможности, содержит один плашечный затвор, т.е. не обеспечивает возможность установки в один корпус глухих и кабельных плашек. Превентор не содержит гидравлического привода плашек, следовательно, не позволяет обеспечить дистанционное управление от гидравлической станции. Конструкция корпуса, он выполнен с фланцами под соединение шпильками, не содержит внутренней винтовой нарезки. Из источника не известны оптимальные геометрические размеры корпуса, плашек, механизма привода обеспечивающие безопасную эксплуатацию при давлениях от 35 до 70 Мпа и минимально возможные массогабаритные характеристики. Конструкция плашек не обеспечивает минимальные габариты корпуса. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий на поверхностях контактирующей с агрессивной рабочей средой.
Известен превентор плашечный гидравлический двойной (источник [3]: RU 131797). Превентор содержит корпус выполненный из двух секций, с верхним и нижним фланцем с двумя боковыми и с двумя торцовыми сторонами. В корпусе имеется сквозной вертикальный осевой канал (вертикальный проходной канал) два сквозных, горизонтально расположенных, плашечных канала, по одному в каждой секции. В верхнем плашечном канале установлен трубный плашечный затвор с двумя, оппозитно расположенными, трубными плашками. В нижнем плашечном канале установлен глухой плашечный затвор с двумя, оппозитно расположенными, глухими плашками. Для перемещения плашек, установлены гидроцилиндры, присоединенных к противоположным сторонам нижней секции корпуса. Соединение гидропривода с плашкой осуществляется через Т-образный сменный хвостовик, который ввернут на резьбе в шток гидропривода и через Т-образный горизонтальный выступ соединен с Т-образным пазом плашки. Шток гидроцилиндра контактирует с толкателем. Толкатель взаимодействует с ходовым винтом. Ходовой винт установлен в ходовой гайке связанной с корпусом гидропривода, это позволяет закрыть плашечный затвор при выходе из строя гидроцилиндра.
Аналог [3] не приспособлен для использования с гибким кабелем, так как содержит плашки, предназначенные для герметизации металлических насосно-компрессорных труб (НКТ). В аналоге [3] приводы плашек, содержащие гидроцилиндр и одну винтовую пару ходовой винт-ходовая гайка имеют большие габариты. Конструкция привода плашек не обеспечивает уменьшение линейного габарита в направлении движения плашек. Для ручного закрытия требуется вращать штурвал около 20 раз. Конструкция корпуса, он выполнен с фланцами под соединение шпильками, не содержит внутренней винтовой нарезки. Плашки и плашечные каналы выполнены сложной призматической формы, это требует использования дополнительной механической обработки поверхностей. Плашки и плашечные полости широкие, имеют большую ширину в сечении, что соответственно увеличивает ширину корпуса. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий, что снижает срок их службы в агрессивной среде. Конструкция плашек (трубные, срезные плашки) не приспособлена для работы с электрическим кабелем.
Известен превентор (источник [4]: RU 39640), содержащий корпус с фланцами для присоединения к устьевому оборудованию и осевое отверстие (вертикальный проходной канал) для спуска трубных компоновок в скважину, подвижные плашки для герметизации труб, расположенные в горизонтальных плашечных полостях. Плашечные полости закрыты боковыми крышками, которые закреплены шпильками к корпусу. Каждая плашка снабжена ручным механическим винтовым приводом (механизм перемещения плашек), установленным в боковых крышках. Приводной винт выполнен двухступенчатым: одна ступень которого имеет резьбовую поверхность с правой навивкой, а другая ступень - с левой.
Двухступенчатый винт и конструктивное соединения боковой крышки и корпуса позволяют уменьшить линейный габарит приводов, однако данный аналог [4] содержит только один плашечный затвор, что снижает его функциональные возможности. Не содержит гидравлического привода и не позволяет обеспечить дистанционное управление от гидравлической станции. Аналог не приспособлен для использования с гибким кабелем, так как содержит трубные плашки, предназначенные для герметизации металлических насосно-компрессорных труб (НКТ). Конструкция плашек (трубные, срезные плашки) не приспособлена для работы с электрическим кабелем, не приспособлена для работы в условиях воздействия механического трения и агрессивной среды. Конструкция корпуса, он выполнен с фланцами под соединение шпильками, не содержит внутренней винтовой нарезки.
Известен превентор кабельный с гидравлическим приводом плашек ПГК-80х21, ПГК-62х21 (источник [5]: каталог продукции ЗАО «НЛП «Сибтехноцентр», раздел «превенторы плашечные», стр. 27. Каталог доступен на интернет сайте http://www.sibtechnocenter.ru, режим доступа: http://www.sibtechnocenter.ru/catalog/shtangovye-preventory/pgk-80x21). Превентор содержит корпус и один плашечный затвор, состоящий из двух оппозитно расположенных цилиндрических кабельных плашек. Плашечные полости выполнены в корпусе в виде цилиндрического горизонтального канала. Управление плашками гидравлическое с ручной фиксацией закрытого положения плашек и возможностью закрытия вручную штурвалами. Плашки оснащены гидравлическим приводом оснащенным механизмом ручного закрытия плашечного затвора. Механизм ручного закрытия плашечного затвора содержит установленный в корпусе гидроцилиндра ходовой винт и толкатель. Ходовой винт вкручивается в корпус и воздействует (вдавливает) на толкатель, который в свою очередь перемещает шток гидроцилиндра связанный с плашкой. Корпус выполнен с вертикальным проходным каналом, который оснащен с двух концов внутренней резьбой для труб НКТ. Условный диаметр герметизируемого геофизического кабеля от 6 до 16 мм. Габаритные размеры (длина × ширина × высота) 1000×177×260 мм. Присоединительные резьбы ниппельной и муфтовой частей корпуса по ГОСТ 633-80 резьба гладких НКТ ∅89/∅73.
Превентор [5] рассчитан на эксплуатацию при давлении не более 21 Мпа, эксплуатация при давлениях 35 или 70 Мпа не обеспечивается и является небезопасной. Корпус малой прочности и не выдерживает длительного давления флюида выше 30 Мпа. Функциональность превентора ограничена, так как он имеет только один плашечный затвор. Конструктивное выполнение гидропривода и ручного механизма закрытия плашек увеличивает общую длину превентора и не обеспечивают минимальное количество оборотов штурвала для закрытия плашечного затвора. Плашки не приспособлены для работы с агрессивной рабочей средой (флюидом). Поверхности корпусов плашек контактирующие с корпусом подвержены износу и выработке.
Известен превентор плашечный колтюбинговый ППК-80х35, ППК-80x70 (источник [6]: каталог продукции ЗАО «НПП «Сибтехноцентр», раздел «превенторы колтюбинговые», стр. 39. Каталог доступен на интернет сайте http://www.sibtechnocenter.ru, режим доступа: http://www.sibtechnocenter.ru/catalog/oborudovanie-dlya-koltyubinga/ppk-80x35). Превентор содержит корпус вертикальным проходным каналом, цилиндрическими плашечными полостями, верхним и нижним фланцами, в котором установлены четыре плашечных затвора с различными типами цилиндрических плашек. Каждая плашка оснащена механизмом перемещения в виде гидравлического привода, корпус которого шпильками закреплен на привалочной поверхности корпуса. Привод плашек гидравлический с механической фиксацией закрытого положения плашек и возможностью ручного управления плашками. Диаметр сквозного осевого канала 80 мм, рабочее давление от 35 до 70 МПа. Количество оборотов штурвала, необходимое для фиксации в гидравлическом режиме или полного закрытия удерживающих и срезных плашек в ручном режиме, для каждого штурвала от 19 до 20. Габаритные размеры (длина × ширина × высота) 1130×350×1160 мм. Превентор содержит плашки трубные, удерживающие, с верхним ножом, с нижним ножом. Плашки выполнены цилиндрической формы с пазами под уплотнители, содержат корпус плашки, верхнее уплотнение, среднее уплотнение, винт-фиксатор шпонки, шпонку-направляющую.
Превентор [6] имеет большие габариты 1130×350×1160 мм. Размеры корпуса, плашек, механизма привода обеспечивают безопасную эксплуатацию при давлениях до 70 Мпа, однако конструкция корпуса излишне металлоемкая. Большие размеры обусловлены конструктивным расположением элементов механизма привода плашек. Плашечные полости на всю длину выполнены в корпусе. Конструкция корпуса, он выполнен с фланцами под соединение шпильками, не содержит внутренней винтовой нарезки. Количество оборотов штурвала, необходимое для фиксации в гидравлическом режиме или полного закрытия удерживающих и срезных плашек в ручном режиме, для каждого штурвала составляет от 19 до 20, что сказывается на трудоемкости и времени закрытия плашечных затворов. Конструктивное выполнение гидропривода и ручного механизма закрытия плашек увеличивает общую длину превентора и не обеспечивают минимальное количество оборотов штурвала для закрытия плашечного затвора. Конструкция плашек (трубные, срезные плашки) не приспособлена для работы с электрическим кабелем, не приспособлены для работы в условиях воздействия агрессивной рабочей среды и механического трения, и не обеспечивает минимально возможные габариты корпуса.
Известен превентор колтюбинговый (источник [7]: RU 2542005) для гибких труб. Превентор содержит корпус с вертикальным проходным каналом и двумя горизонтальными цилиндрическими плашечными полостями, в которых установлены с возможностью перемещения срезные глухие плашки, снабженные полукольцевыми и П-образными уплотнителями, и трубные удерживающие плашки. Корпус содержит верхний и нижний фланцы. Плашки оснащены гидравлическим и ручным приводом. Гидроприводы перемещения плашек, содержат гидроцилиндры с поршнями и штоками, каналы, выполненные в корпусе и гидроприводах для подачи под давлением жидкости управления плашками. Ручные приводы плашек, содержат толкатели со штурвалами, и узлы кинематической связи ручных приводов с гидроприводами плашек. Корпуса срезных глухих плашек снабжены треугольным выступом и треугольным ответным пазом, беззазорно взаимодействующими между собой при закрытии превентора. Отрезные ножи установлены в пазах, выполненных на треугольном выступе и треугольном ответном пазе корпусов срезных глухих плашек, и зафиксированы шпонкой. Взаимодействующие между собой герметизирующие поверхности уплотнителей расположены на треугольных поверхностях выступа и ответного паза корпусов срезных глухих плашек. Полукольцевой и П-образный уплотнители выполнены в виде одного цельного элемента без стыковочной поверхности. Узел кинематической связи ручного привода с гидроприводом выполнен в виде резьбового стержня, проходящего через сквозное отверстие, выполненное в толкателе, соединяемого с резьбовым отверстием, выполненным в штоке, и фиксируемого с толкателем стопорным пальцем.
Превентор [7] имеет большую длину, обусловленную конструктивным расположением элементов механизма привода плашек. Толкатель расположен соосно штоку гидропривода, и образует винтовую пару с корпусом гидропривода, а так как для ручного закрытия плашечного затвора толкатель должен пройти расстояние равное ходу поршня, то длина хода (винтовой нарезки) толкателя должна быть не менее длины хода поршня, следовательно, конструктивно требуется увеличивать длину корпуса гидропривода. Плашечные полости на всю длину выполнены в корпусе. Конструкция корпуса, он выполнен с фланцами под соединение шпильками, не содержит внутренней винтовой нарезки. Количество оборотов штурвала, необходимое для фиксации в гидравлическом режиме или полного закрытия плашек в ручном режиме, для каждого штурвала составляет от 19 до 20, что сказывается на времени закрытия плашечных затворов. Из источника не известны оптимальные геометрические размеры корпуса, плашек, механизма привода обеспечивающие безопасную эксплуатацию при давлениях от 35 до 70 МПа при минимально возможных массогабаритных характеристиках. В превенторе не обеспечена возможность выравнивания давления над и под плашечным затвором. Конструктивное исполнение механизма привода плашек, корпуса гидроцилиндра, его соединение с корпусом превентора не обеспечивают простоту и удобство сборки/разборки превентора. Корпус гидроцилиндра показан монолитным, не ясно как может быть установлен поршень в цилиндр. Конструкция плашек не приспособлена для работы с электрическим кабелем. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий на поверхностях контактирующей с агрессивной рабочей средой и подвержены износу и выработке, так как не приспособлены для механического контакта в условия агрессивного воздействия рабочей среды. Корпус гидроцилиндра крепится к корпусу превентора на шпильках (как минимум 4 шпильки), что неудобно, так как при сборке/разборке необходимо закрутить/открутить 4 гайки на каждый гидропривод.
Известен превентор штанговый кабельный (источник [8]: RU 65555). Превентор содержит корпус, выполненный из цельной литой заготовки, имеющий вертикальный проходной канал, служащий для пропуска различных устройств на кабеле. В корпусе имеется сквозной боковой канал для размещения герметизирующих противоположно направленных плашек и пересекающий вертикальный канал под прямым углом. Корпус предпочтительно выполнен цилиндрическим. Плашки выполнены прямоугольными с закругленными боковыми сторонами. Боковые каналы корпуса в поперечном сечении имеют форму прямоугольника с закругленными боковыми сторонами, и закрыты крышками привода (механизма перемещения) плашек, закрепленными на корпусе болтами. Герметизация между корпусом и крышками осуществляется уплотнительным элементом, установленным в канавке крышки. Привод каждой из плашек, состоит из крышки, в которую ввернут стакан, зафиксированный от отворота планкой. Внутри стакана установлен толкатель, соединенный с плашкой при помощи Т-образного паза, с возможностью осевого перемещения и взаимодействующий с хвостовиком (винтом), ввернутом в стакан (корпус-хвостовик). Герметичность привода плашек достигается установкой уплотнительного кольца и манжеты. Закрытие и открытие превентора производится при помощи рукояток (штурвалов), зафиксированных винтом на хвостовиках гаек. Один конец толкателя взаимодействует с соответствующей плашкой. На другом конце толкателя имеется резьбовой участок. Герметизация толкателя осуществляется манжетой и кольцом. Принцип действия привода заключается в том, что при вращении рукоятки хвостовик (винт) получает поступательное движение за счет резьбового соединения правосторонней навивки со стаканом. При этом толкатель, соединенный с хвостовиком посредством внутренней резьбы с левосторонней навивкой и зафиксированный от проворота Т-образным соединением с плашкой, получает дополнительное перемещение с плашкой. Таким образом, достигается двойной ход плашки за один оборот рукоятки. В конструкции превентора могут использоваться сменные плашки 4, в зависимости от типоразмера герметизирующих штанги или кабеля нескольких диаметров, и пара глухих плашек, используемых для закрытия превентора при отсутствии насосных штанг или кабеля. Герметизирующие плашки содержат верхний и торцевой уплотнительные элементы. Задний торец плашки имеет торцевую арматуру с Т-образным пазом для соединения с толкателем. В конструкции превентора используются несколько комплектов пар сменных плашек, а именно: несколько пар герметизирующих плашек различных типоразмеров, для обеспечения герметизации насосных штанг или кабеля различных типоразмеров, и пара глухих плашек, используемых для перекрытия прохода превентора при отсутствии спускаемых насосных штанг или кабеля. В зависимости от ситуации в боковых каналах корпуса превентора устанавливается одна из требуемых пар плашек.
Превентор [8] содержит только один плашечный затвор, не содержит гидроприводов, что ограничивает его функциональность и надежность герметизации. Превентор не позволяет осуществлять дистанционное управление плашечным затвором по гидравлическим линиям. Плашки и плашечные полости превентора [8] выполнены призматической формы с направляющими, это требует использования дополнительной механической обработки поверхностей. Плашки и плашечные полости имеют большую ширину в сечении, что соответственно увеличивает ширину корпуса. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий, что снижает срок их службы в агрессивной среде. Превентор [8] имеет большую длину механизма перемещения плашек, обусловленную конструкцией соединения крышек привода и корпуса превентора. Плашечные полости на всю длину выполнены в корпусе. Из источника не известны оптимальные геометрические размеры корпуса, плашек, механизма привода обеспечивающие безопасную эксплуатацию при давлениях от 35 до 70 МПа. В превенторе не обеспечена возможность выравнивания давления над и под плашечным затвором, корпус не содержит перепускного клапана. Конструктивное исполнение механизма привода плашек, его соединение крышки с корпусом превентора не обеспечивают простоту и удобство сборки/разборки превентора, так как крышки привода плашек, закреплены на корпусе восьмью болтами, их все необходимо откручивать. Корпуса плашек не имеют, каких либо, защитных или антифрикционных покрытий на поверхностях контактирующей с агрессивной рабочей средой и подвержены износу и выработке, так как не приспособлены для механического контакта в условия агрессивного воздействия рабочей среды.
Из уровня техники видно, что существующие аналоги имеют свойственные им недостатки, и требуют совершенствования. В аналогах не обеспечена надежная защита винтовых пар от попадания грязи, пыли, льда, снега и т.п. Количество оборотов штурвала, необходимое для закрытия плашечного затвора также имеет важное значение для безопасности и трудоемкости эксплуатации. Уменьшение количества оборотов штурвала позволяет увеличить скорость герметизации т.е. в некоторых случаях позволяет предотвратить аварийную ситуацию. В известных аналогах, сходных по функциональным возможностям, количество оборотов штурвала составляет около 20 оборотов и требует уменьшения.
Раскрытие сущности технического решения.
Полезная модель направлена на повышение надежности при эксплуатации кабельного сдвоенного превентора. Технический результат заключается в повышении надежности, за счет устранения вредных воздействий на ручной винтовой линейного привод плашки. При этом обеспечено уменьшение количества оборотов штурвала необходимое для закрытия плашечного затвора.
Технический результат обеспечивается тем, превентор плашечный сдвоенный кабельный с гидравлическим и ручным управлением содержит корпус с вертикальным проходным каналом и горизонтальными цилиндрическими каналами, расположенными поперек продольной оси вертикального проходного канала, два плашечных затвора, расположенных в цилиндрических плашечных полостях, в верхних плашечных полостях установлены две кабельные плашки, оснащенные V-образными направляющими центратора кабеля и отверстием под кабель, в нижних плашечных полостях установлены две глухие плашки, плашки цилиндрические и состоят из корпуса с эластичными уплотнителями, вертикальный проходной канал корпуса на входе и выходе содержит участки с резьбовой нарезкой, четыре механизма перемещения плашек, механизм перемещения плашек выполнен в виде гидроцилиндра, связанного с ручным винтовым линейным приводом, цилиндрический корпус гидроцилиндра содержит каналы для подвода и отвода жидкости. Отличается тем, что на противоположном конце цилиндрического корпуса гидроцилиндра установлена крышка-хвостовик, в которой расположен ручной винтовой линейный привод, в крышке-хвостовике установлен винт с двумя участками разнонаправленной резьбы, один резьбовой участок образует винтовую пару с крышкой-хвостовиком, второй участок образует винтовую пару с упорным стаканом, оба участка разнонаправленной резьбы винта расположены внутри крышки-хвостовика, шток поршня контактирует с упорным стаканом, поршень через толкатель соединен с плашкой, наружный конец винта оснащен штурвалом.
Так как оба участка разнонаправленной резьбы винта выполнены внутри крышки-хвостовика, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Вследствие уменьшения вредного внешнего воздействия повышается надежность работы приводов и превентора в целом.
При этом предусмотрено, что цилиндрический корпус гидроцилиндра частично погружен в корпус и в сопряжении с цилиндрическим каналом образует плашечную полость, цилиндрические каналы корпуса на входе содержат проточку переменного диаметра, цилиндрический корпус гидроцилиндра одним концом установлен в проточку корпуса, цилиндрический корпус гидроцилиндра зафиксирован в проточке корпуса накидной гайкой, ограниченной стопорным кольцом. Предусмотрено, что упорный стакан содержит указатель положения, проходящий в паз корпуса-хвостовика, из корпуса в сторону плашки выступает направляющий стержень, корпус плашки выполнен с продольным каналом, которым насажен на направляющий стержень с возможностью продольного перемещения, корпус плашки содержит поперечный паз на переднем торце и радиальную проточку на боковой поверхности в верхней части, в пазу и проточке установлены эластичные уплотнения, корпус кабельной плашки, и эластичные уплотнения, установленные в поперечном пазу кабельной плашки, содержат отверстие под кабель, на заднем торце корпуса плашки выполнен соединительный паз, корпус кабельной плашки на переднем торце содержит направляющие, посадочные поверхности оснащены эластичными уплотнениями.
В превенторе ход плашки находится в диапазоне от 45 мм до 65 мм, диаметр плашечной полости находится в диапазоне от 85 мм до 96 мм, длина глухой плашки находится в диапазоне от 74 мм до 90 мм. Длина кабельной плашки находится в диапазоне от 90 мм до 115 мм, угол между направляющими V-образного центратора кабеля плашек находится в диапазоне от 100° до 150°. Диаметр поршня находится в диапазоне от 85 мм до 100 мм. Винт содержит резьбой участок с правой резьбой диаметром 60 мм с шагом 3 мм, резьбовой участок с левой резьбой диаметром 30 мм с шагом 6 мм. Корпус содержит сквозные отверстия в верхнюю и в нижнюю части плашечной полости и перепускной клапан. Корпус имеет высоту от 400 мм до 550 мм, ширину от 180 мм до 220 мм, длину от 280 мм до 340 мм, диаметр проходного отверстия от 60 мм до 110 мм. Корпус выполнен из поковки, сталь марки 38Х2Н2МА.
Применение ручного винтового линейного привода с двумя винтовыми парами и разнонаправленной резьбой позволяют сократить количество оборотов штурвала необходимое для закрытия плашечного затвора и уменьшить габариты привода. За счет наличия ручного винтового привода, в случае отказа гидроцилиндра, обеспечивается возможность быстрого (не более 8 оборотов штурвала) закрытия плашечного затвора.
В превенторе исключена возможность заклинивания плашечного затвора вследствие поворота плашки, так как установлен направляющий стержень. Наличие перепускного клапана и отверстий в плашечные полости над и под плашками позволяет, при необходимости, выравнивать давление. Два плашечных затвора позволяют надежно перекрыть вертикальный проходной канал корпуса, как при наличии кабеля, так и при его отсутствии. Превентор, исполнения для низких температур, содержит каналы обогрева, что позволяет эксплуатировать его при низких температурах, при этом исключается неисправность проявляющегося в виде заклинивания рабочих органов (плашечного затвора) при низких температурах.
Осуществление технического решения показано на примерах. Сущность полезной модели не ограничивается приведенными ниже описаниями частных случаев реализации.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено
фиг. 1 - превентор плашечный сдвоенный кабельный с гидравлическим и ручным управлением ПП2Г-80х35, общий вид.
фиг. 2 - превентор ПП2Г-80х35, вид спереди в разрезе (плашечные затворы закрыты).
фиг. 3 - превентор ПП2Г-80х35, вид сверху, в разрезе по верхнему плашечному затвору (левая кабельная плашка в положении открыто, правая кабельная плашка в положении закрыто).
фиг.4 - превентор ПП2Г-80х35, общий вид с частичным разрезом.
фиг. 5 - превентор ПП2Г-80х35, общий вид с разнесенными частями механизма перемещения плашек и перепускного клапана.
фиг. 6 - корпус превентора ПП2Г-80х35, исполнение корпуса с габаритами длина 300 мм, ширина 180 мм, высота 500 мм, вид спереди в разрезе;
фиг. 7 - корпус превентора ПП2Г-80х35, исполнение для низких температур с каналами для обогрева, вид спереди в разрезе;
фиг. 8 - корпус превентора ПП2Г-80х35, исполнение для низких температур с каналами для обогрева (подвод теплоносителя со стороны гидроцилиндров), вид спереди в разрезе;
фиг. 9 - превентор ПП2Г-80х35, исполнение корпуса с габаритами длина 264 мм, ширина 180 мм, высота 500 мм, вид спереди в разрезе;
фиг. 10 - превентор ПП2Г-80х35, исполнение для низких температур с каналами для обогрева (подвод теплоносителя со стороны гидроцилиндров), вид спереди в разрезе;
фиг. 11 - превентор плашечный сдвоенный кабельный с гидравлическим и ручным управлением ПП2Г-80x70, общий вид.
фиг. 12 - превентор ПП2Г-80х70, вид спереди в разрезе (верхний плашечный затвор открыт).
фиг. 13 - превентор ПП2Г-80х70, вид сверху в разрезе;
фиг. 14 - корпус превентора ПП2Г-80x70, поперечный разрез;
фиг. 15 - корпус превентора ПП2Г-80х35, поперечный разрез;
фиг. 16 - кабельный плашечный затвор с разнесенными частями;
фиг. 17 - глухой плашечный затвор с разнесенными частями;
фиг. 18 - перепускной клапан, поперечный разрез. Спецификация (перечень позиций на чертежах):
1 - корпус;
2 - кабельный плашечный затвор;
3 - глухой плашечный затвор;
4 - вертикальный проходной канал;
5 - горизонтальный цилиндрический канал;
6 - участок с резьбовой нарезкой;
7 - проточка переменного диаметра;
8 - кабельные плашки;
9 - верхние плашечные полости;
10 - глухие плашки;
11 - нижние плашечные полости;
12 - механизм перемещения плашек;
13 - гидроцилиндр;
14 - ручной винтовой линейный привод;
15 - цилиндрический корпус;
16 - поршень;
17 - корпус плашки;
18 - эластичные уплотнители;
19 - направляющие V-образного центратора;
20 - отверстие под кабель;
21 - крышка-хвостовик;
22 - резьбовой конец крышки-хвостовика;
23 - винт;
24 - участок с правосторонней резьбой;
25 - участок с левосторонней резьбой;
26 - упорный стакан;
27 - шток;
28 - толкатель;
29 - канал подвода/отвода жидкости;
30 - четырехгранник;
31 - штурвал;
32 - указатель положения;
33 - паз;
34 - накидная гайка;
35 - стопорное кольцо;
36 - направляющий стержень;
37 - продольный канал;
38 - поперечный паз;
39 - радиальная проточка;
40 - соединительный паз;
41 - уплотнительные манжеты;
42 - отверстия;
43 - корпус перепускного клапана;
44 - перепускной клапан;
45 - каналы для обогрева;
46 - труба НКТ;
47 - кабель.
Осуществление технического решения показано на примерах ниже. Пример 1.
Превентор плашечный сдвоенный кабельный с гидравлическим и ручным управлением ПП2Г-80х35 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5), условный проход 80 мм, рабочее давление 35 Мпа. Превентор сконфигурирован как для геофизического кабеля, так и для гибких насосно-компрессорных труб. Превентор ПП2Г-80х35 содержит корпус 1 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5; 6; 15) в котором в верхней части установлен кабельный плашечный затвор 2 (фиг. 2; 3; 4; 16), в нижней части установлен глухой плашечный затвор 3 (фиг. 2; 4; 17). Корпус 1 выполнен из поковки, сталь конструкционная легированная марки 38Х2Н2МА, размерами 180×300×500 мм, с вертикальным проходным каналом 4 (фиг. 2; 3; 4; 6; 15) диаметром 78 мм, и горизонтальными цилиндрическими каналами 5 (фиг. 6; 15), диаметром 90 мм, расположенными поперек продольной оси вертикального проходного канала 4 на расстоянии 180 мм друг от друга (расстояние между продольными осями). Корпус 1 рассчитан на кратковременное давление рабочей среды до 70 МПа и рабочее давление 35 МПа. Вертикальный проходной канал 4 корпуса на входе и выходе содержит участки с резьбовой нарезкой 6 (фиг. 1; 2; 4; 5; 6; 15), резьба трубная НКТ 89. Резьбовая нарезка 6 в вертикальном проходном канале 4 выполнена с углом профиля резьбы 60°, шагом резьбы от 2,54 мм, тип НКТ89 по ГОСТ633-80. Горизонтальные цилиндрические каналы 5 корпуса 1 на входе содержат проточку переменного диаметра 7 (фиг. 5; 6), которая выполняет функцию посадочного места под цилиндрический корпус 15 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5) гидроцилиндра 13 (фиг. 1; 2; 3; 4). Кабельный плашечный затвор 2 содержит две кабельные цилиндрические плашки 8 (фиг. 2; 3; 4; 16), оппозитно установленные в верхних плашечных полостях 9 (фиг. 2; 3). Длина кабельной цилиндрической плашки 8 составляет 105±1 мм. Глухой плашечный затвор 3 содержит две глухие цилиндрические плашки 10 (фиг. 2; 4; 17), оппозитно установленные в нижних плашечных полостях 11(фиг. 2; 3). Длина глухой цилиндрической плашки 10 составляет 79±1 мм. Корпус 1 обеспечивает возможность установки глухих и кабельных плашек 8,10 указанного размера. Каждая плашка оснащена механизмом перемещения 12 (фиг.1; 2; 3; 4; 5), всего установлено четыре механизма перемещения 12, один для каждой из плашек 8 и 10. Механизм перемещения 12 выполнен в виде гидроцилиндра 13 (фиг. 1; 2; 3; 4) связанного с ручным винтовым линейным приводом 14 (фиг. 1; 2; 3; 4). Плашки 8 и 10 в полостях 9, 11 установлены с возможностью возвратно поступательного движения по направлению к вертикальному проходному каналу 4 и в обратном направлении. Ход плашек 8 и 10 составляет 48±1 мм. Гидроцилиндр 13 содержит цилиндрический корпус 15 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5), в котором установлен поршень 16 (фиг. 2; 3; 4; 5). Цилиндрический корпус 15 гидроцилиндра 13 содержит каналы 29 (фиг. 3) для подвода и отвода жидкости. Внутренний диаметр цилиндрического корпуса 15 составляет 90 мм. Цилиндрический корпус 15 каждого гидроцилиндра 13 частично погружен в корпус 1. Цилиндрические корпуса 15 установлены в проточках 7 горизонтальных цилиндрических каналов 5 корпуса 1, и в сопряжении с цилиндрическими каналами 5 образуют плашечные полости 9, 11. Диаметр плашечной полости 9, 10 находится в диапазоне от 90±0,5 мм. Конечные габариты корпуса 1 определены в зависимости от величины максимального давления рабочей среды, на которое рассчитан превентор, размеров механизмов перемещения 12, размеров и хода плашек 8 и 10. Цилиндрический корпус 15 гидроцилиндра 13 зафиксирован в проточке 7 корпуса 1 накидной гайкой 34 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5), установленной на трапецеидальной резьбе диаметром 150 мм с шагом 4 мм, застопоренной стопорным кольцом 35 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5). Плашки 8, 10 состоят из корпуса 17 (фиг. 5; 16; 17) с эластичными уплотнителями 18 (фиг. 5; 16; 17). Корпуса 17 плашек 8, 10 выполнены из легированной стали, осуществлено химическое оксидирование корпусов 17 с промасливанием, шероховатость Ra боковой поверхности составляет не более 3, 2 микрометров, этим снижается величина предполагаемого износа в процессе эксплуатации, что позволяет увеличить срок службы превентора до замены плашек 8, 10. Корпус 17 кабельной цилиндрической плашки 8 оснащен направляющими 19 V образного центратора (фиг. 3; 4; 5; 16) и отверстием под кабель 20 (фиг. 3; 16) диаметром 12 мм. На свободном конце цилиндрического корпуса 15 гидроцилиндра 13 установлена крышка-хвостовик 21 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5) с резьбовым концом 22 (фиг.2; 3; 4; 5), в которой расположен ручной винтовой линейный привод 14. В крышке-хвостовике 21 установлен винт 23 (фиг. 2; 3; 4; 5) с двумя участками 24 и 25 (фиг. 2; 3; 4; 5) разнонаправленной резьбы. Оба участка разнонаправленной резьбы 24, 25 винта 23 расположены внутри крышки-хвостовика 21, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Резьбовой участок 24 образует винтовую пару с крышкой-хвостовиком 21. Резьбовой участок 25 образует винтовую пару с упорным стаканом 26 (фиг. 2; 3; 4; 5). Наружный конец винта 23 оснащен четырехгранником 30 (фиг. 2; 3; 4; 5), на котором установлен штурвал 31 (фиг. 2; 3; 4; 5). Применение винта 23 с двумя резьбовыми участками 24, 25 обеспечивает двойной ход плашки 8,9 и уменьшение количества оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2,3. Поршень 16 содержит шток 27 (фиг. 2; 3; 4; 5), который контактирует с упорным стаканом 26. Упорный стакан 26 содержит указатель положения 32 (фиг. 2; 4; 5), проходящий в паз 33 (фиг. 2; 4; 5) корпуса-хвостовика 21. Указатель положения 32 фиксирует упорный стакан 26 от свободного вращения и обеспечивает его продольное перемещение при вращении винта 23. Поршень 16 через толкатель 28 (фиг.2; 3; 4; 5) соединен с плашкой 8, 10. Из цилиндрического корпуса 15 в сторону плашки 8, 10 выступает направляющий стержень 36 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5). Корпус 17 плашки 8, 10 выполнен с продольным каналом 37 (фиг. 2; 4), которым корпус 17 насажен на направляющий стержень 36 с возможностью продольного перемещения. Направляющий стержень 36 фиксирует плашку 8, 10 от поворота. Корпус 17 плашки 8,10 содержит поперечный паз 38 (фиг. 16; 17) на переднем торце и радиальную проточку 39 (фиг. 16; 17) на боковой поверхности в верхней части, в пазу 38 и проточке 39 установлены эластичные уплотнения 18. Эластичное уплотнение 18 установленное в поперечном пазу 38 кабельной плашки 8 содержит отверстие 20 под кабель диаметром 10 мм. На заднем торце корпуса 17 плашки 8,10 выполнен соединительный паз 40 (фиг. 16; 17). Корпус 17 кабельной плашки 8 на переднем торце содержит направляющие 19 V образного центратора кабеля, выполненные в виде ножей сходящихся к срединной линии, с углом между ними в 120 градусов. Посадочные поверхности оснащены уплотнительными манжетами 41 (фиг. 2; 3). Резьбовой участок 24 винта 23 выполнен правой резьбой трубной диаметром 60 мм, с шагом между витками 3 мм. Резьбовой участок 25 винта 23 выполнен левой резьбой трубной диаметром 30, с шагом между витками 6 мм. Корпус 1 содержит сквозные отверстия 42 (фиг. 5; 15; 18) в верхнюю и в нижнюю часть плашечных полостей 9, 11. На выходе отверстий 42 установлен корпус 43 (фиг. 1; 5; 18) с перепускным клапаном 44 (фиг. 5; 18). Перепускные клапаны 44 обеспечивают возможность открытия плашечных затворов 2, 3 при наличии давления в скважине.
Винтовые пары винта 23 скрыты в корпусе-хвостовике 21 и защищены от попадания грязи, пили, снега и т.п. Исключена возможность заклинивания плашечного затвора 2, 3 вследствие поворота плашки 8, 10, так как установлен направляющий стержень 36. Применение ручного винтового линейного привода 14 с двумя винтовыми парами с разнонаправленной (правой и левой) резьбой (винт 23 с двумя резьбовыми участками 24, 25 обеспечивает двойной ход) позволяет сократить количество оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2, 3 и уменьшить габариты привода (длину). Для закрытия необходимо не более 6 оборотов штурвала 31, тогда как у аналогов требуется совершить около 20 оборотов. Два плашечных затвора 2, 3 позволяют надежно перекрыть вертикальный проходной канал 4 корпуса 1 как при наличии кабеля, так и при его отсутствии. За счет наличия ручного винтового привода 14, в случае отказа гидроцилиндра 13, обеспечивается возможность быстрого закрытия плашечного затвора 2, 3.
Пример 2.
При температуре воздуха ниже минус 10°С превентора должны быть обеспечены обогревом. Превентор ПП2Г-80х35 исполнение для низких температур (фиг. 10) конструктивно выполнен как превентор ПП2Г-80х35 описанный выше, содержит корпус 1 в котором, в верхней части, установлен кабельный плашечный затвор 2, в нижней части, установлен глухой плашечный затвор 3. Кабельный плашечный затвор 2 содержит две кабельные цилиндрические плашки 8, оппозитно установленные в верхних плашечных полостях 9. Глухой плашечный затвор 3 содержит две глухие цилиндрические плашки 10, оппозитно установленные в нижних плашечных полостях 11. Каждая плашка оснащена механизмом перемещения 12, всего установлено четыре механизма перемещения 12, один для каждой из плашек 8 и 10. Механизм перемещения 12 содержит ручной винтовой линейный привод 14 с винтом 23 с двумя резьбовыми участками 24, 25 с левой и правой резьбой, что обеспечивает двойной ход плашки 8, 10 и уменьшение количества оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2, 3. На свободном конце цилиндрического корпуса 15 гидроцилиндра 13 установлена крышка-хвостовик 21, с резьбовым концом, в которой расположен ручной винтовой линейный привод 14. В крышке-хвостовике 21 установлен винт 23 с двумя участками 24 и 25 разнонаправленной резьбы. Оба участка разнонаправленной резьбы 24, 25 винта 23 расположены внутри крышки-хвостовика 21, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Резьбовой участок 24 образует винтовую пару с крышкой-хвостовиком 21. Резьбовой участок 25 образует винтовую пару с упорным стаканом 26. Наружный конец винта 23 оснащен четырехгранником 30, на котором установлен штурвал 31. Корпус 1 дополнительно содержит каналы обогрева 45 (фиг. 7; 8; 10), в которые подводится теплоноситель (горячий пар). Это позволяет эксплуатировать превентор при низких температурах, при этом исключается неисправность проявляющегося в виде заклинивания рабочих органов (плашечного затвора) при низких температурах. Устранение заклинивания рабочих органов (плашечного затвора), в результате примерзания плашек или элементов механизма привода, обеспечивается за счет обогрева превентора. Каналы для обогрева 45 в корпусе 1 могут быть выполнены, как показано на фиг. 7 или фиг. 8. На фиг. 7 изображен корпус превентора ПП2Г-80х35, исполнение для низких температур, с каналами для обогрева 45 в виде сквозных отверстий. На фиг.8; 10 изображен корпус превентора ПП2Г-80х35, исполнение для низких температур с каналами для обогрева 45, где подвод теплоносителя осуществлен со стороны гидроцилиндров 13. В этом исполнении корпуса превентора ПП2Г-80х35 обеспечивается одновременный обогрев корпуса 1 в районе плашечного затвора 2, 3 и обогрев механизма перемещения 12 плашек 8, 9. Пример 3.
Превентор ПП2Г-80х35 облегченный. Превентор ПП2Г-80х35 облегченный (фиг. 9) конструктивно выполнен как превентор ПП2Г-80х35 описанный выше. Превентор содержит корпус 1, в котором, в верхней части, установлен кабельный плашечный затвор 2, в нижней части, установлен глухой плашечный затвор 3. Кабельный плашечный затвор 2 содержит две кабельные цилиндрические плашки 8, оппозитно установленные в верхних плашечных полостях 9. Глухой плашечный затвор 3 содержит две глухие цилиндрические плашки 10, оппозитно установленные в нижних плашечных полостях 11. Каждая плашка оснащена механизмом перемещения 12, всего установлено четыре механизма перемещения 12, один для каждой из плашек 8 и 10. Механизм перемещения 12 содержит ручной винтовой линейный привод 14 с винтом 23 с двумя резьбовыми участками 24, 25 с левой и правой резьбой, что обеспечивает двойной ход плашки 8, 10 и уменьшение количества оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2, 3. В крышке-хвостовике 21 установлен винт 23 ручного винтового линейного привод 14 с двумя участками 24 и 25 разнонаправленной резьбы. Оба участка разнонаправленной резьбы 24, 25 винта 23 расположены внутри крышки-хвостовика 21, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Резьбовой участок 24 образует винтовую пару с крышкой-хвостовиком 21. Резьбовой участок 25 образует винтовую пару с упорным стаканом 26. Наружный конец винта 23 оснащен четырехгранником 30, на котором установлен штурвал 31. Корпус 1 выполнен со следующими габаритами длина 264 мм, ширина 180 мм, высота 500 мм. Проточка 7 переменного диаметра имеет глубину 52 мм. Конечные габариты корпуса 1 определены в зависимости от величины максимального давления рабочей среды, на которое рассчитан превентор, размеров механизмов перемещения 12, размеров и хода плашек 8 и 10. Пример 4.
Превентор плашечный сдвоенный кабельный с гидравлическим и ручным управлением ПП2Г-80х70 (фиг. 11; 12; 13; 14) имеет условный проход 80 мм, и рассчитан на рабочее давление 70 Мпа. Превентор ПП2Г-80x70 может быть использован с геофизическим кабелем с диаметром до 10 мм. Превентор ПП2Г-80х70 содержит прочный цельнометаллический кованый корпус 1 (фиг. 11; 12; 13; 14) в котором, в верхней части, установлен кабельный плашечный затвор 2 (фиг. 12), в нижней части, установлен глухой плашечный затвор 3 (фиг. 12). Корпус 1 выполнен из поковки, сталь конструкционная легированная марки 38Х2Н2МА, размерами 190×300×500 мм, с вертикальным проходным каналом 4 (фиг. 12; 14) диаметром 78 мм, и горизонтальными цилиндрическими каналами 5 (фиг. 14), диаметром 90 мм, расположенными поперек продольной оси вертикального проходного канала 4 на расстоянии 180 мм друг от друга (расстояние между продольными осями). Вертикальный проходной канал 4 предназначен для прохода, спускаемого в скважину оборудования и кабеля. Корпус 1 рассчитан на кратковременное давление рабочей среды до 105 МПа и рабочее давление 70 МПа. Вертикальный проходной канал 4 корпуса на входе и выходе содержит участки с резьбовой нарезкой 6 (фиг. 12; 14), резьба трубная НКТ 89. Резьбовая нарезка 6 в вертикальном проходном канале 4 выполнена с углом профиля резьбы 60°, шагом резьбы 2,54 мм, тип НКТ89 по ГОСТ633-80. Горизонтальные цилиндрические каналы 5 корпуса 1 на входе содержат проточку переменного диаметра 7 (фиг. 13), которая выполняет функцию посадочного места под цилиндрический корпус 15 (фиг. 12; 13) гидроцилиндра 13 (фиг. 11; 12; 13). Кабельный плашечный затвор 2 содержит две кабельные цилиндрические плашки 8 (фиг. 12; 16), оппозитно установленные в верхних плашечных полостях 9 (фиг. 12; 13). Длина кабельной цилиндрической плашки 8 составляет 105±1 мм. Глухой плашечный затвор 3 содержит две глухие цилиндрические плашки 10 (фиг. 12; 17), оппозитно установленные в нижних плашечных полостях 11 (фиг. 12). Длина глухой цилиндрической плашки 10 составляет 79±1 мм. Каждая плашка оснащена механизмом перемещения 12 (фиг. 11; 12; 13), всего установлено четыре механизма перемещения 12, один для каждой из плашек 8 и 10. В конструкции обеспечена взаимозаменяемость деталей механизма перемещения 12 плашек 8, 10 с превентором ПП2Г-80х35. Механизм перемещения 12 выполнен в виде гидроцилиндра 13 (фиг. 11; 12; 13) связанного с ручным винтовым линейным приводом 14 (фиг. 11; 12; 13). Плашки 8 и 10 в полостях 9, 11 установлены с возможностью возвратно поступательного движения по направлению к вертикальному проходному каналу 4 и в обратном направлении. Ход плашек 8 и 10 составляет 55±1 мм. Гидроцилиндр 13 содержит цилиндрический корпус 15 (фиг. 12; 13), в котором установлен поршень 16 (фиг. 12; 13). Поршень 16 размещен в цилиндрическом корпусе 15. Цилиндрический корпус 15 гидроцилиндра 13 содержит каналы 29 (фиг. 13) для подвода и отвода жидкости. Рабочее давление в гидроцилиндре 10,5 Мпа, максимальное - 21 Мпа. Внутренний диаметр цилиндрического корпуса 15 составляет 90 мм. Цилиндрический корпус 15 каждого гидроцилиндра 13 частично погружен в корпус 1 на глубину 70 мм±1 мм. Цилиндрические корпуса 15 установлены в проточках 7 горизонтальных цилиндрических каналов 5 корпуса 1, и в сопряжении с цилиндрическими каналами 5 образуют плашечные полости 9, 11 предназначенные для размещения плашек 8 и 10. Диаметр плашечных полостей 9, 10 находится в диапазоне от 90±0,5 мм. Плашечные полости 9, 10 выполнены гладкими с шероховатостью Ra не более 3, 2 мкм. Конечные габариты корпуса 1 определены в зависимости от размеров механизмов перемещения 12, размеров и хода плашек 8 и 10 с учетом величины максимального давления рабочей среды, на которое рассчитан превентор. Цилиндрический корпус 15 гидроцилиндра 13 зафиксирован в проточке 7 корпуса 1 накидной гайкой 34 (фиг. 11; 12; 13), установленной на трапецеидальной резьбе с диаметром 150 мм и шагом 4 мм, застопоренной стопорным кольцом 35 (фиг. 11; 12; 13). Плашки 8, 10 состоят из корпуса 17 (фиг. 16; 17) с эластичными уплотнителями 18 (фиг. 16; 17). Корпуса 17 плашек 8, 10 выполнены из легированной стали, осуществлено химическое оксидирование корпусов 17 с промасливанием, шероховатость Ra боковой поверхности составляет не более 3, 2 микрометров. Корпус 17 кабельной цилиндрической плашки 8 оснащен направляющими 19 (фиг. 14; 16) V образного центратора и отверстием под кабель 20 (фиг. 14; 16) диаметром 14 мм. Отверстием под кабель 20, диаметром 12 мм также выполнено в торцевом эластичном уплотнителе 18 (фиг. 16) кабельной плашки 8. На свободном конце цилиндрического корпуса 15 гидроцилиндра 13 установлена крышка-хвостовик 21 (фиг. 11; 12; 13) с резьбовым концом 22 (фиг. 11; 12; 13), в которой расположен ручной винтовой линейный привод 14 (фиг. 11; 12; 13). В крышке-хвостовике 21 установлен винт 23 (фиг. 12; 13) с двумя участками 24 и 25 (фиг. 12; 13) разнонаправленной резьбы. Оба участка разнонаправленной резьбы 24, 25 винта 23 расположены внутри крышки-хвостовика 21, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Резьбовой участок 24 образует винтовую пару с крышкой-хвостовиком 21. Резьбовой участок 25 образует винтовую пару с упорным стаканом 26 (фиг. 12; 13). Винт 23 с двумя резьбовыми участками 24, 25 с левой и правой резьбой, обеспечивает двойной ход плашки 8, 10 и уменьшение количества оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2, 3. Наружный конец винта 23 оснащен четырехгранником 30 (фиг. 12; 13), на котором установлен штурвал 31 (фиг. 12; 13). Поршень 16 содержит шток 27 (фиг. 12; 13), который контактирует с упорным стаканом 26. Упорный стакан 26 содержит указатель положения 32 (фиг. 12; 13), проходящий в паз 33 (фиг. 12; 13) корпуса-хвостовика 21. Указатель положения 32 фиксирует упорный стакан 26 от свободного вращения и обеспечивает его продольное перемещение при вращении винта 23. Поршень 16 через толкатель 28 (фиг. 12; 13) соединен с плашкой 8, 10. Один конец толкателя 28 вкручен в поршень 16, другой конец выполнен с буртиком, который размещен в соединительном пазу 40 плашки 8, 10. Из цилиндрического корпуса 15 в сторону плашки 8, 10 выступает направляющий стержень 36 (фиг. 12). Корпус 17 плашки 8, 10 выполнен с продольным каналом 37 (фиг. 16; 17), которым корпус 17 насажен на направляющий стержень 36 с возможностью продольного перемещения. Направляющий стержень 36 фиксирует плашку 8, 10 от поворота. Корпус 17 плашки 8, 10 содержит поперечный паз 38 (фиг. 16; 17) на переднем торце и радиальную проточку 39 (фиг. 16; 17) на боковой поверхности в верхней части, в пазу 38 и проточке 39 установлены эластичные уплотнения 18. Эластичное уплотнение 18 установленное в поперечном пазу 38 кабельной плашки 8 содержит отверстие 20 под кабель. На заднем торце корпуса 17 плашки 8, 10 выполнен соединительный паз 40 (фиг. 16; 17). Корпус 17 кабельной плашки 8 на переднем торце содержит направляющие 19 в виде ножей, сходящихся к срединной линии, в направлении к отверстию 20, с углом между ними в 120 градусов. Посадочные поверхности оснащены уплотнительными полиуретановыми манжетами 41 (фиг. 12; 13). Резьбовой участок 24 винта 23 выполнен правой резьбой трубной диаметром 60 мм, с шагом между витками 3 мм. Резьбовой участок 25 винта 23 выполнен левой резьбой трубной диаметром 30, с шагом между витками 6 мм. Корпус 1 содержит сквозные отверстия 42 (фиг. 14; 18) в верхнюю и в нижнюю часть плашечных полостей 9, 11. На выходе отверстий 42 установлен корпус 43 (фиг. 11; 18) с перепускным клапаном 44 (фиг. 18). Перепускные клапаны 44 обеспечивают возможность открытия плашечных затворов 2, 3 при наличии давления в скважине. Конструктивное исполнение механизма перемещения 12, плашек 8, 10, размер и конструкция плашечных полостей 9, 11, позволяют уменьшить размеры самой массивной детали корпуса 1 при сохранении его прочности и надежности (обеспечена необходимая толщина стенок) и габариты самого превентора. Применение ручного винтового линейного привода 14 с двумя винтовыми парами с разнонаправленной (правой и левой) резьбой позволяют уменьшить габариты привода (длину) и сократить количество оборотов штурвала 31 необходимое для закрытия плашечного затвора 2, 3. Для закрытия необходимо не более 9 оборотов штурвала 31, у аналогов требуется совершить около 20 оборотов. Выполнение плашечных полостей 9, 11 составными из горизонтального цилиндрического канала 5, выполненного в корпусе 1, и части цилиндрического корпуса 15 гидроцилиндра 13 позволяют уменьшить массу корпуса 1, упростить (проводить отдельно) обработку поверхностей плашечных полостей 9, 11. Наличие перепускного клапана 44 и отверстий 42 в плашечные полости 9, 11 над и под плашками 8, 10 позволяет, при необходимости, выравнивать давление. Два плашечных затвора 2, 3 позволяют надежно перекрыть вертикальный проходной канал 4 корпуса 1 как при наличии кабеля, так и при его отсутствии. За счет наличия ручного винтового привода 14, в случае отказа гидроцилиндра 13, обеспечивается возможность быстрого закрытия плашечного затвора 2, 3. Исключена возможность заклинивания плашечного затвора 2, 3 вследствие поворота плашки 8, 10, так как установлен направляющий стержень 36. Конструкция превентора обеспечивает быструю и простую сборку/разборку, легкую установки приводов и замену плашек, и при этом обеспечена взаимозаменяемость деталей у превентров рассчитанных на давление 35 и 70 Мпа. Указанные выше размеры деталей обеспечивает надлежащее перекрытие вертикального проходного канала 4, минимальные габариты механизма перемещения 12 и корпуса 1 при обеспечении безопасной эксплуатации, минимальных габаритов и массы превентора.
Использование полезной модели.
Превентор ПП2Г-80х35 используют на скважинах с рабочим давлением не более 35МПа. Превентор ПП2Г-80х35-исполнение для низких температур используют при температуре воздуха ниже минус 10°С на скважинах с рабочим давлением не более 35 МПа. Превентор ПП2Г-80x70 используют на скважинах с рабочим давлением не более 70 МПа.
Превентор устанавливают на устье нефтяной или газовой скважины для ее обслуживания. Превентор присоединяют к колонне насосно-компрессорных труб для герметизации скважины при пуске в нее приборов на геофизическом кабеле и при ремонте, при перерывах в работе и при опасных ситуациях. Для герметического дистанционного закрытия трубного канала скважины в процессе ее освоения, ремонта и исследования с помощью приборов на геофизическом кабеле, корпус 1 участками с резьбовой нарезкой 6 соединяют с трубами НКТ 46 (фиг. 2; 9; 10). Подключают гидроцилиндры 13 к насосной гидравлической станции управления (не показана). Для этого гидравлические магистрали насосной станции управления соединяют с каналами 29 для подвода/отвода жидкости через штуцеры, оснащенные быстроразъемные соединениями. Для герметизации перекрывают вертикальный проходной канал 4. При отсутствии в трубе 46 кабеля 47 от спущенного прибора, закрывают глухой плашечный затвор 3. При наличии в трубе 46 кабеля 47 от спущенного прибора, закрывают кабельный плашечный затвор 2. Процесс закрытия/открытия плашек 8,10 аналогичен. Наличие в одном превенторе двух плашечных затворов 2 и 3 с кабельными 8 и глухими 10 плашками позволяет герметизировать скважину при наличии в трубе кабеля и при его отсутствии, т.е. не нужно использовать два превентора с разными плашками или заменять плашки. Плашечные затворы 2, 3 закрывают дистанционно по гидравлическим линиям и в ручном режиме. Для дистанционного закрытия плашечных затворов 2, 3 рабочую жидкость через, гидравлические магистрали, подают по каналам 29 в гидроцилиндры 13 механизмов перемещения плашек 12. Рабочая жидкость проходит по каналам 29, заполняет заднюю часть полости гидроцилиндра 13 и воздействует на поршень 16. Поршень 16 перемещается вместе с толкателем 28, который перемещает плашку 8, 10 по направлению к вертикальному проходному каналу 4. Плашки 8, 10 перемещаются в корпусе 1 независимо друг от друга. В результате встречного движения глухие плашки 10 доходят до контакта друг с другом и перекрывают вертикальный проходной канал 4, поверхности эластичных уплотнителей 18 расположенные в поперечном пазу 38 корпусов 17 плашек 10 смыкаются, деформируются и плотно заполняют пустоты. Эластичные уплотнения 18 расположенные в радиальной проточке 39 корпусов 17 плашек 10 плотно прижимаются к поверхности плашечных полостей 11 и препятствуют проникновению рабочей среды (флюида). В результате встречного движения кабельных плашек 8 они перекрывают вертикальный проходной канал 4, при этом кабель 47 контактирует с направляющими 19 V-образного центратора, которые направляют его к отверстию 20. Кабельные плашки 8 доходят до поверхности кабеля 47, поверхности эластичных уплотнителей 18 смыкаются, деформируются, заполняют пустоты и плотно обжимают кабель 47. Эластичные уплотнения 18 расположенные в радиальной проточке 39 корпусов 17 плашек 8 плотно прижимаются к поверхности плашечных полостей 9 и препятствуют проникновению рабочей среды (флюида). Уплотнительные манжеты 41 герметизируют сопрягаемые поверхности. Плашки 8, 10 перемещаются в корпусе 1 независимо одна от другой, в своем крайнем закрытом положении сходятся в центре корпуса и перекрывают скважину, направляющий стержень 36 препятствует повороту плашек 8, 10 в плашечной полости 9, 11. Эксплуатация превентора осуществляется в условиях агрессивного воздействия внешней среды. Рабочая среда (флюид) - нефть, газ, газоконденсат, пластовая вода, промывочная жидкость и их смеси. В зимний период в превентора эксплуатируются в условиях низких температур (до -45°С). Указанные факторы отрицательно сказываются на сроке службы плашечных затворов 2, 3, снижают работоспособность, долговечность, безотказность, сокращают
межремонтный интервал и наработку на отказ. Корпуса 17 плашек 8, 10 выполнены из легированной стали, осуществлено химическое оксидирование корпусов 17 с промасливанием, шероховатость Ra боковой поверхности составляет не более 3,2 микрометров (обеспечивает легкое скольжение плашки 8, 10 по плашечной полости 9, 11), этим снижается величина предполагаемого износа в процессе эксплуатации, что позволяет увеличить срок службы превентора до замены плашек 8, 10. Безотказная наработка плашечного затвора 8, 10 составляет не менее 500 циклов закрытия-открытия. Так как корпус 1 выполнен цельнометаллическим из легированной коррозионно-стойкой стали, он обеспечивает устойчивость к агрессивному воздействию рабочей среды и низких температур.
Для закрытия в ручном режиме используют ручной винтовой линейный привод 14. За штурвал 31 вращают винт 23 по часовой стрелке на шесть оборотов, до упора. При этом за счет наличия двух винтовых пар (винт 23 - крышка хвостовик 21; винт 23 - упорный стакан 26), продольное перемещение, на резьбовых участках 24, 25 с разнонаправленной резьбой, складывается и обеспечивается двойной ход упорного стакана 26. Упорный стакан 26 давит на шток 27 поршня 16, перемещает поршень 16, и толкатель 28, соединенный с поршнем 16, толкает плашку 8, 10 в направлении к вертикальному проходному каналу 4. Перекрытие вертикального проходного канала 4 происходит аналогично, как это описано выше для дистанционного гидравлического закрытия. Ручной винтовой линейный привод 14 фиксирует плашку 8, 10 от обратного продольного перемещения под действием флюида. Оба участка разнонаправленной резьбы 24, 25 винта 23 расположены внутри крышки-хвостовика 21, это позволяет защитить в процессе эксплуатации все резьбовые поверхности от прямого внешнего воздействия: попадания осадков, грязи, нефти и прочих веществ. Такая фиксация может быть осуществлена, когда давление жидкости в гидроприводах 13 отсутствует. Ручной винтовой линейный привод 14 также может быть использован для фиксации плашечных затворов 2, 3, закрытых в дистанционном режиме. Упорный стакан 26 содержит указатель положения 32, который перемещается в пазу 33 вместе с упорным стаканом 26, препятствует вращению упорного стакана 26 и позволяет визуально контролировать его положение.
После закрытия плашек 8, 10 за штурвал 31 вращают винт 23 по часовой стрелке на шесть оборотов, до упора, тем самым, фиксируя закрытое положение плашек 8, 10. Применение винта 23 с разнонаправленной резьбой позволяет уменьшить количество оборотов штурвала 31 и обеспечивает снижение времени закрытия плашечных затворов 2, 3. При этом конструкция механизма перемещения 12, характер соединения механизма перемещения 12 с корпусом 1, конструкция плашек 8, 10 позволили уменьшить длину механизма перемещения 12, размеры корпуса 1.
Для дистанционного открытия плашечных затворов 2, 3, сначала, если плашки 8, 10 были зафиксированы ручными винтовыми линейными приводами 14, выкручивают штурвалы 31, на шесть оборотов, против часовой стрелки, тем самым освобождают ход поршню 16. Далее подают рабочую жидкость через гидравлические магистрали по каналам 29 в гидроцилиндры 13 механизмов перемещения плашек 12, заполняя заднюю часть полости гидроцилиндра 13. Рабочая жидкость воздействует на поршень 16. Поршень 16 перемещается вместе с толкателем 28, который перемещает плашку 8, 10 по направлению от вертикального проходного канала 4. Вертикальный проходной канал 4 открывается. Плашечные затворы 2, 3 закрывают при ремонте, при перерывах в работе и при опасных ситуациях. Для открытия плашечных затворов 2, 3 при наличии давления в скважине, когда из-за перепада давления над плашечным затвором 2, 3 и под плашечным затвором 2, 3 возникают силы препятствующие перемещению плашек 8, 10, выравнивают давление над и под плашками 8, 10. Для этого используют перепускной клапан 44. Выкручивают перепускной клапан 44 из корпуса 43, при этом открывается сообщение между сквозными отверстиями 42 выполненными в верхнюю и в нижнюю часть плашечных полостей 9, 11. Давление над плашечным затвором 2, 3 и под плашечным затвором 2, 3 выравнивается, и силы, воздействующие на плашки 8, 10 от перепада давления и препятствующие их перемещению, устраняются.
При эксплуатации превентора ПП2Г-80х35-исполнение для низких температур, в суровом и холодном климате, применяют систему обогрева. При низких (отрицательных) температурах конденсат и флюид замерзает, плашки 8, 10 и механизмы перемещения 12 замерзают и могут прихватываться, а рабочая жидкость гидроцилиндра 13 замерзает и густеет.В результате при закрытии/открытии плашечных затворов 2, 3 могут возникать экстремальные нагрузки, приводящие к отказу. При отрицательных температурах производят обогрев превентора. Через штуцера с БРС (не показаны) к каналам для обогрева 45 корпуса 1 подключают магистрали станции обогрева превентора, и производят подачу жидкого или газообразного (пар) теплоносителя. Теплоноситель поступает и движется по каналам 45, передавая при этом тепловую энергию и нагревая превентор. Теплоноситель циркулирует по каналам 45, согревает корпус 1. При подводе теплоносителя со стороны гидроцилиндров 13, как показано на фиг. 10, дополнительно прогреваются механизмы перемещения 12. Нагрев корпуса 1 приводит к размораживанию замерзшего флюида и конденсата препятствующего движению плашек 8, 10 в полостях 9, 11 снижаются силы сопротивления движению. Подача теплоносителя устраняет примерзание (прихват) плашек 8, 10 и механизмов перемещения 12 при сильных морозах.
Для дистанционного закрытия плашечных затворов 2, 3 ПП2Г-80х35-исполнение для низких температур, рабочую жидкость через, гидравлические магистрали, подают по каналам 29 в гидроцилиндры 13 механизмов перемещения плашек 12. Рабочая жидкость проходит по каналам 29, заполняет заднюю часть полости гидроцилиндра 13 и воздействует на поршень 16. Поршень 16 перемещается вместе с толкателем 28, который перемещает плашку 8, 10 по направлению к вертикальному проходному каналу 4. Плашки 8, 10 перемещаются в корпусе 1 независимо друг от друга. В результате встречного движения глухие плашки 10 доходят до контакта друг с другом и перекрывают вертикальный проходной канал 4. В результате встречного движения кабельных плашек 8 они перекрывают вертикальный проходной канал 4, при этом кабель 47 контактирует с направляющими 19 V-образного центратора, которые направляют его к отверстию 20. Кабельные плашки 8 доходят до поверхности кабеля 47. Эластичные уплотнения 18 деформируются и заполняют зазоры между сопрягаемыми поверхностями. Для закрытия в ручном режиме используют ручной винтовой линейный привод 14. При вращении винта 23, через штурвал 31, по часовой стрелке, происходит продольное перемещение винта 23 в крышке-хвостовике 21 по правосторонней резьбе 24 и продольное перемещение упорного стакан 26 по левосторонней резьбе 25. Один оборот штурвала 31 обеспечивает продольное перемещение плашки на 9 мм. Упорный стакан 26 давит на шток 27 поршня 16 и перемещает его вместе с толкателем 28 и плашкой 8, 10, в сторону вертикального проходного канала 4 (происходит закрытие плашек). При вращении штурвала 31 против часовой стрелки происходит перемещение винта 23 и упорного стакана 26 в обратном направлении, шток 27 с поршнем 16 освобождаются и при поступлении жидкости в гидроцилиндр 13 происходит открытие плашек 8, 10. Конструкция ручного винтового линейного привода 14 позволяет исключить случайное открытие плашек 8, 10 из закрытого положения при отсутствии давления жидкости в гидроцилиндре 13. После закрытия плашек 8, 10 в гидравлическом режиме производится вращение штурвалов 31 по часовой стрелке до упора, после чего закрытое положение плашек 8, 10 жестко зафиксировано.
Уменьшение линейного габарита механизма привода 12 позволяет создать более компактный плашечный сдвоенный кабельный превентор с гидравлическим управлением. Конструкция плашек 8, 10 и характер соединения механизмов перемещения 12 с корпусом 1 обеспечивают безопасную эксплуатацию и надежную герметизацию при давлениях от 35 Мпа до 70 Мпа, при обеспечении минимально возможных массы и габаритов превентора. Конструкция может быть применена у превенторов с различным условным проходом и рабочим давлением. Ход плашки 8,10 в диапазоне от 45 мм до 65 мм, диаметр плашечной полости 9, 11 в диапазоне от 85 мм до 96 мм, длина глухой плашки 10 в диапазоне от 74 мм до 90 мм, длина кабельной плашки 8 в диапазоне от 90 мм до 115 мм, угол между направляющими 19 V-образного центратора плашек 8 в диапазоне от ПО до 130° , диаметр поршня 16 в диапазоне от 85 мм до 110 мм обеспечивает оптимальную конструкцию механизма перемещения 12 и корпуса 1. Корпус при этом имеет высоту от 400 мм до 550 мм, ширину от 180 мм до 220 мм, длину от 280 мм до 340 мм, диаметр проходного отверстия от 60 мм до 100 мм и обеспечивает безопасную эксплуатацию на скважинах с рабочим давлением 70 МПа при минимальных габаритах и массе.
Заявляемое техническое решение может быть изготовлено и собрано на современных промышленных предприятиях. Детали могут быть изготовлены из стального проката, корпус из стальной поковки, уплотнительные элементы, манжеты могут быть изготовлены из резины, полиуретана или других аналогичных материалов. Полезная модель применима по указанному назначению и обеспечивает заявленный технический результат.