ПРЕВЕНТОР С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ РАБОЧИХ ОРГАНОВ

Область техники.
Техническое решение относится к оборудованию для обслуживания нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам, снабженным ручным винтовым приводом, предназначенным для герметического закрытия канала скважины в процессе ее освоения, ремонта.
Предшествующий уровень техники.
Известен превентор (источник [1]: патент RU 59121), содержащий корпус с фланцами для присоединения к устьевому оборудованию и осевое отверстие для спуска трубных компоновок в скважину, подвижные плашки (рабочие органы) для герметизации труб, расположенные в горизонтальных полостях, закрытых боковыми крышками. Каждая из плашек снабжена приводным винтом. Приводной винт выполнен двухступенчатым, одна ступень которого имеет резьбовую поверхность с правой навивкой, а другая ступень - с левой. Одна ступень приводного винта образует винтовую пару со стаканом, установленным в крышке, другая ступень приводного винта образует винтовую пару с штоком, соединенным с плашкой. Приводной винт имеет хвостовик для установки штурвала.
Механизм привода плашек (рабочих органов) в превенторе [1] не защищает винтовую пару приводной винт/стакан от загрязнения. Резьбовая поверхность приводного винта при открытии плашек полностью выкручивается из стакана и открывается (обнажается). В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) неизбежно попадают на резьбовую поверхность. При закрытии плашечного затвора загрязнения на резьбовой поверхности приводного винта препятствуют нормальной работе винтовой пары, могут вызывать отказ механизма привода плашек, что может приводить к выбросу флюида и аварии, не перекрытия осевого отверстия корпуса. Загрязнения приводят к преждевременному износу винтовой пары, появляются задиры, царапины, недопустимые зазоры.
Известен превентор плашечный сдвоенный ппс "гарант" (источник [2]: патент RU 52907) содержащий двухступенчатый корпус с верхним и нижним фланцами, имеющий сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, и выполненные в соответствующих ступенях корпуса две пары боковых каналов, расположенных противоположно друг другу в каждой паре, ориентированных перпендикулярно сквозному осевому каналу и закрытых боковыми крышками, два плашечных затвора, один из которых содержит две оппозитно расположенные плашки трубные (рабочие органы) для герметизации труб по наружному диаметру, установленные в боковых каналах верхней ступени корпуса с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном осевому каналу корпуса, а другой - две оппозитно расположенные плашки глухие (рабочие органы) для перекрытия осевого канала корпуса при отсутствии труб в скважине, установленные в боковых каналах нижней ступени корпуса с возможностью перемещения в перпендикулярном осевому каналу корпуса в направлении из крайнего открытого положения в крайнее закрытое положение и наоборот, и по одному автономному винтовому приводу для каждой плашки, установленному в соответствующей боковой крышке и выполненному с расположенным в корпусе привода двухступенчатым винтом с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей с корпусом привода, и резьбой левосторонней навивки на другой ступени, взаимодействующей с толкателем плашки, расположенным с возможностью перемещения в корпусе привода. Корпус снабжен грузозахватными элементами и выполнен цельнолитым с грузозахватными элементами из легированной стали, а сквозной осевой канал в корпусе выполнен либо весь цилиндрическим в обеих ступенях, либо в верхней ступени выше боковых каналов этой ступени этот канал выполнен коническим, обращенным большим основанием конуса наружу, при этом при выполнении осевого канала коническим в верхней ступени в верхнем фланце этой ступени выполнены, по меньшей мере, два боковых радиальных сквозных отверстия, каждое из которых предназначено для герметичного размещения средства фиксации герметизирующих вставок, при этом рабочий хвостовик средства фиксации выполнен с продольной конической лыской, а на торцевых частях верхнего и нижнего фланцев выполнена кольцевая канавка, служащая для размещения уплотнительного кольца. Двухступенчатый винт имеет хвостовик для установки штурвала.
В данном аналоге [2] автономный винтовой привод плашек (рабочие органов), также содержит двухступенчатый винт с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей с корпусом привода, и резьбой левосторонней навивки на другой ступени, взаимодействующей с толкателем плашки. При этом резьба правосторонней навивки на двухступенчатом винте при эксплуатации превентора, при открытии плашечного затвора, полностью обнажается и подвергается загрязнению (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.). При закрытии плашечного затвора загрязнения на двухступенчатом винте препятствует нормальной работе винтовой пары, способствуют преждевременному износу и создают риск заклинивания винтового привода плашки в ответственный момент, что может приводить к не герметичности плашечного затвора и аварии из-за не перекрытия осевого канала корпуса.
Известен превентор (источник [3]: патент RU 35651) содержащий корпус с осевым каналом, плашки трубные (рабочие органы) с винтовым приводом для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе, подвижную шиберную пластину (рабочий орган) с винтовым приводом, расположенную под плашками и предназначенную для перекрытия осевого канала при отсутствии труб в скважине, ось винтового привода шиберной платины расположена под углом 90° к оси винтового привода трубных плашек.
В данном аналоге [3] винтовой привод рабочих органов также не защищен от попадания загрязнений (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) в процессе эксплуатации превентора на скважине. Загрязнения попадают в винтовую нарезку винтовых приводов и приводят к преждевременному отказу привода рабочих органов, что в свою очередь может приводить к выбросу флюида в следствие не перекрытия осевого канала.
Известен превентор плашечный одинарный ппо "малыш" (источник [4]: патент RU 53359). Корпус превентора выполнен с верхним и нижним фланцами и имеет сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб и два противолежащих боковых канала, ориентированных перпендикулярно осевому каналу. Внутри корпуса расположен плашечный затвор, состоящий из двух противоположно расположенных плашек (рабочие органы). Плашки установлены в боковых каналах корпуса и при своем перемещении в направлении к вертикальной оси корпуса в крайнее закрытое положение осуществляют герметизацию труб по наружному диаметру. Боковые каналы корпуса закрыты боковыми крышками. Каждая плашка имеет герметично установленный автономный винтовой привод, который установлен в боковой крышке. Винтовой привод плашки содержит расположенный в корпусе этого привода двухступенчатый винт, который имеет участок с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей с стаканом боковой крышки корпуса, и участок с резьбой левосторонней навивки на другой его ступени, взаимодействующей с толкателем соответствующей плашки. На концевой части двухступенчатого винта, несущей резьбу правосторонней навивки, выполнены кольцевые канавки, для контроля положения плашки внутри корпуса. Расстояние между канавками коррелирует с ходом плашки из одного крайнего положения в другое. Каждый двухступенчатый винт имеет хвостовик для установки штурвала. Ограничителем для штурвала является торец кольцевого выступа, примыкающего к кольцевой канавке. Другой торец выступа служит ограничителем перемещения винта при закрытии плашек.
Известен превентор плашечно-шиберный раздельный "универсал" (ппшр "универсал") (источник [5]: патент RU 52906). Корпус превентора выполнен с верхним и нижним фланцами и имеет сквозной осевой канал для прохода спускаемых в скважину труб, два верхних боковых канала и нижний боковой канал, закрытые боковыми крышками. В верхних боковых каналах расположены плашки, а в нижнем - подвижная шиберная пластина. Каждая плашка и шиберная пластина имеет перемещается посредством автономного винтового привода, установленного в соответствующей боковой крышке. Каждая плашка имеет герметично установленный автономный винтовой привод, который установлен в боковой крышке. Винтовой привод плашки содержит расположенный в корпусе этого привода двухступенчатый винт, который имеет участок с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующей с стаканом боковой крышки корпуса, и участок с резьбой левосторонней навивки на другой его ступени, взаимодействующей с толкателем соответствующей плашки. Конструктивное выполнение винтового привода шиберной пластины аналогично конструкции приводов плашек.
Известен превентор (источник [6]: патент RU 62423; RU 30826) содержащий корпус с осевым каналом, плашки трубные (рабочие органы) с винтовым приводом для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе, плашки глухие (рабочие органы) с винтовым приводом для герметизации осевого канала при отсутствии труб в скважине, две пары боковых крышек с крепежными элементами для монтажа плашек. Корпус превентора содержит полость для транзитного подвода теплоносителя (жидкого или газообразного) и каждая пара боковых крышек имеет один общий ряд крепежных элементов, находящихся в контакте одновременно с двумя смежными крышками, а винтовой привод плашек выполнен в виде двухступенчатой винтовой пары, при этом одна ступень имеет резьбу правосторонней навивки, а другая ступень - левосторонней навивки. Двухступенчатый винт имеет участок с резьбой правосторонней навивки на одной из его ступеней, взаимодействующий со стаканом боковой крышки корпуса, и участок с резьбой левосторонней навивки на другой его ступени, взаимодействующий с толкателем плашки.
В винтовых приводах рабочих органов в превенторе [4; 5; 6] не обеспечена защита винтовой пары двухступенчатый винт / стакан от загрязнения. Резьбовая навивка двухступенчатого винта при открытии рабочих органов полностью выкручивается из стакана и открывается (обнажается). В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) неизбежно попадают на резьбовую поверхность. При закрытии сквозного осевого канала загрязнения на резьбовой поверхности двухступенчатого винта препятствуют нормальной работе винтовой пары, и могут вызывать отказ винтового привода, что может приводить к не полному перекрытию осевого канала корпуса й к выбросу флюида, аварии. Загрязнения приводят к преждевременному износу винтовой пары, появляются задиры, царапины, недопустимые зазоры.
Известен превентор (источник [7]: патент RU 41487). Превентор, содержит корпус с верхним и нижним фланцами и вертикальным проходным отверстием для прохода труб в скважину с установленными между фланцами в горизонтальных полостях плашками (рабочими органами) для герметизации вертикального проходного отверстия. Для установки сменных герметизирующих вставок в корпус превентора он снабжен посадочным седлом, которое имеет форму конуса (комбинированную поверхность цилиндра с конусом), а верхний фланец корпуса снабжен фиксаторами, выполненными в виде герметично установленных подвижных ползунов, при этом посадочное седло расположено над плашками для герметизации вертикального проходного отверстия. Каждая плашка снабжена винтовым приводом содержащим ходовой винт с двумя резьбовыми участками с правосторонней и левосторонней нарезкой, толкатель, стакан, установленный в боковой крышке корпуса.
В винтовых приводах рабочих органов в превенторе [7] не обеспечена защита винтовой пары ходовой винт / стакан от загрязнения. Резьбовая нарезка ходового винта при открытии рабочих органов полностью выкручивается из стакана и открывается (обнажается). В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) неизбежно попадают на резьбовую поверхность. При закрытии сквозного осевого канала загрязнения на резьбовой нарезке препятствуют нормальной работе винтовой пары, и могут вызывать отказ винтового привода, что может приводить к не полному перекрытию проходного отверстия корпуса и к выбросу флюида, аварии.
Известен превентор плашечный сдвоенно-крестовой (источник [7]: патент RU 95354). Содержит корпус, оснащенный грузозахватными элементами, сквозным центральным каналом, двумя фланцами. Корпус содержит две пары закрытых сквозных плашечных паза, в которых размещены с возможностью перемещения по направляющим плашки (рабочие органы), посредством приводов, имеющих крышки, выполненные за одно целое со стаканом. Каждая из крышек, закреплена на корпусе с помощью соединительных элементов. В каждой из крышек размещен винт с двумя участками резьбовой нарезки (левосторонней и правосторонней) посредством толкателей связанный с плашкой. С двух противоположных сторон корпуса снаружи выполнены камеры подогрева для подвода пара.
Известен превентор (источник [8]: патент RU 168626). Превентор содержит корпус с центральным проходным отверстием и полостями, расположенными поперек продольной оси центрального проходного отверстия, В полостях расположены плашки (рабочие органы) оснащенные механизмами привода. Механизмы привода установлены в боковых крышках, зафиксированных к корпусу резьбовыми шпильками. Корпус оснащен полостью обогрева. В резьбовых шпильках выполнен канал, сообщенный с полостью обогрева через ответный канал, выполненный в корпусе. Каждый механизм привода содержит стакан, двухступенчатый винт с левосторонней и правосторонней винтовой нарезкой, толкатель с установленным штурвалом. Для соединения толкателя с плашкой в корпусе плашки со стороны, обращенной к толкателю, выполнен Т-образный паз, а на конце толкателя выполнен Т-образный выступ. Механизмы привода установлены в боковых крышках. Боковые крышки установлены на привалочных поверхностях корпуса посредством шпилек с гайками. Двухступенчатый винт образует одну винтовую пару с толкателем и вторую винтовую пару со стаканом, установленным в боковой крышке.
В данных аналогах [7; 8] винтовая нарезка двухступенчатого винта при открытых рабочих органах выходит за пределы стакана боковой крышки, обнажается и становится уязвима для загрязнения, на нее попадает грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п. Это может приводить к преждевременному износу и отказу механизмов привода рабочих органов, следовательно, повышает риск возникновения аварийных ситуаций в результате не полного перекрытия центрального проходного отверстия корпуса.
Из уровня техники видно, что существующие аналоги [с 1 по 8] имеют недостатки, и требуют совершенствования. В аналогах не обеспечена надежная защита винтовых пар привода рабочих органов от попадания грязи, пыли, льда, снега и т.п., они открыты и контактируют с окружающей средой. Не обеспечена защита винтовых пар приводов от механических повреждений (случайный удар, падение предметов). Винтовые пары привода рабочих органов не имеют специальных покрытий или обработки поверхности, обеспечивающие увеличение прочности, износостойкости, устойчивости к вредным воздействиям окружающей среды.
Кроме того, количество оборотов штурвала, необходимое для закрытия плашечного затвора, также имеет важное значение для безопасности и трудоемкости эксплуатации превентора. В указанных аналогах количество оборотов штурвала необходимое для перекрытия сквозного осевого канала (герметизации скважины) находится в диапазоне от 13 до 20 оборотов и требует уменьшения. Уменьшение количества оборотов штурвала позволит увеличить скорость герметизации, т.е. в некоторых случаях позволит предотвратить аварийную ситуацию.
Раскрытие сущности технического решения.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности превентора, улучшении эксплуатационных качеств превентора, за счет снижения вероятности отказа механизмов винтового привода рабочих органов.
Технический результат заключается в повышении надежности перекрытия сквозного осевого канала корпуса превентора. Кроме того, уменьшено количество оборотов штурвала необходимое для перекрытия сквозного осевого канала (герметизации скважины), обеспечена индикация положения рабочих органов и герметичность соединения в местах контакта боковой крышки, стакана, толкателя.
Технический результат обеспечивается тем, что превентор с ручным приводом рабочих органов, содержит корпус с верхним и нижним фланцами для присоединения к устьевому оборудованию и осевым каналом (центральным проходным отверстием) для прохода труб в скважину, подвижные рабочие органы (плашки, шиберные пластины и т.п.) для герметизации осевого канала, расположенные в горизонтальных полостях корпуса. Горизонтальные полости корпуса закрыты со стороны привалочных поверхностей боковыми крышками оснащенными стаканами. Боковые крышки зафиксированы крепежными элементами. В стаканах боковых крышек установлен ручной винтовой привод для перемещения рабочих органов. Каждый привод снабжен приводным винтом, оснащенным двумя резьбовыми участками с разнонаправленной винтовой нарезкой. Один участок приводного винта имеет правостороннюю винтовую нарезку, другой участок приводного винта имеет левостороннюю винтовую нарезку. Приводной винт образует первую винтовую пару со стаканом боковой крышки, и вторую винтовую пару с толкателем, соединенным с рабочим органом. Отличается тем, что резьбовые участки приводного винта полностью скрыты в стакане боковой крышки и при вращении приводного винта из одного крайнего положения в другое винтовая нарезка не обнажается.
Указанная сущность обеспечивает заявленный технический результат - повышение надежности герметизации, так как уменьшается вероятность отказа привода рабочих органов. При этом предпочтительно, что резьбовые участки винтовых пар имеют защитное химически стойкое антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена с эпоксидным связующим, обеспечивающее повышение износостойкости, прочности, устойчивость к внешним разрушающим воздействиям и дополнительно повышающим надежность устройства. Предпочтительно приводной винт имеет гладкий участок, выступающий за стакан, в положении, когда рабочие органы открыты, а между стаканом и гладким участком приводного винта расположен грязесъемник (грязесъемное кольцо, манжета). Предусмотрено, что приводной винт имеет хвостовик для установки штурвала винтового привода, корпус превентора оснащен посадочным местом под герметизирующую вставку, выполненным в верхней части осевого канала, а также отверстиями для установки механизмов фиксации герметизирующей вставки. Приводной винт содержит указатель положения в виде шкалы (или окрашенного эмалью участка поверхности гладкой части винта) нанесенной на его гладкий участок для обеспечения визуального контроля положения рабочего органа в корпусе (положение приводного винта связано с положением рабочего органа в корпусе). На приводном винте правосторонняя и левосторонняя винтовые нарезки выполнены с шагом витков в диапазоне от 3 до 8 мм, что обеспечивает закрытие рабочих органов за 8…10 оборотов штурвала. Применение ручного винтового привода с двумя винтовыми парами и разнонаправленной резьбой с шагом витков в диапазоне от 3 до 8 мм, позволяет сократить количество оборотов штурвала необходимое для закрытия рабочих органов. Предусмотрено, что ручной винтовой привод конструктивно выполнен так, что стакан установлен в боковой крышке путем резьбового соединения, между стаканом и боковой крышкой расположено уплотнительное кольцо (в месте контакта упорного буртика с боковой крышкой), уплотнение толкателя выполнено в виде уплотнительной манжеты, которая расположена в стакане (в проточке).
Предусмотрено что корпус превентора содержит каналы для прохода теплоносителя и камеру обогрева, содержит два резьбовых отверстия в камеру обогрева с установленными в них штуцерами, расположенные со стороны привалочных поверхностей корпуса, при этом штуцера контактируют с боковыми крышками. Предусмотрено что в крепежном элементе может быть выполнен канал, для подвода теплоносителя сообщенный с камерой обогрева. Предусмотрено что корпус содержит четыре отверстия в камеру обогрева с установленными в них штуцерами, по два отверстия расположены со стороны каждой из привалочных поверхностей корпуса, на средней линии между смежными боковыми крышками, штуцеры контактируют с боковыми крышками.
Осуществление технического решения показано на примерах, приведенных далее. Сущность полезной модели не ограничивается приведенными ниже описаниями частных случаев реализации технического решения.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - Превентор сдвоенный ручной с гидравлическим обогревом ПП2-160х21.000-2ФТО (где 160 это условный проход в мм, 21 это рабочее давление в МПа), вид спереди в разрезе;
фиг. 2 - Превентор сдвоенный ручной с гидравлическим обогревом ПП2-160x21.000-2ФТО, вид сверху в разрезе А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - Превентор сдвоенный ручной с гидравлическим обогревом ПП2-160х21.000-2ФТО, вид сбоку с разрезом;
фиг. 4 - ручной винтовой привод в крайнем положении (рабочие органы открыты);
фиг. 5 - ручной винтовой привод в крайнем положении (рабочие органы закрыты);
фиг. 6 - Превентор сдвоенный ручной ПП2-160x21, вид спереди в разрезе;
фиг. 7 - Превентор сдвоенный ручной ПП2-160x21, вид сверху в разрезе А-А на фиг. 6;
фиг. 8 - Превентор плашечный сдвоенный с ручным приводом плашек ППС-2ФТ-152x21 (где 152 это условный проход в мм, 21 это рабочее давление в МПа), вид спереди в разрезе. Спецификация (перечень позиций на чертежах):
1- корпус;
2 - верхний фланец;
3 - нижний фланец;
4 - осевой канал;
5 - привалочная поверхность;
6 - горизонтальная полость;
7 - рабочие органы;
8 - боковая крышка;
9 - стакан боковой крышки;
10 - крепежный элемент;
11 - ручной винтовой привод;
12 - приводной винт;
13 - резьбовой участок с правосторонней винтовой нарезкой;
14 - резьбовой участок с левосторонней винтовой нарезкой;
15 - первая винтовая пара;
16 - вторая винтовая пара;
17 - толкатель;
18- гладкий участок;
19 - грязесъемник;
20 - хвостовик для установки штурвала;
21 - посадочное место под герметизирующую вставку;
22 - отверстия;
23 - механизм фиксации герметизирующей вставки;
24 - указатель положения;
25 - каналы для прохода теплоносителя;
26 - камера обогрева;
27- резьбовое отверстие в камеру обогрева;
28 - штуцер;
29 - резьбовое соединение;
30 - уплотнительное кольцо;
31 - уплотнительная манжета;
32- буртик.
Ниже описан частный случай реализации технического решения в превенторе сдвоенном ручном с гидравлическим обогревом ПП2-160х21.000-2ФТО (далее превентор).
Превентор содержит корпус 1 (фиг. 1; 2; 3). Корпус 1 выполнен литым из легированной стали, оснащен двумя фланцами, верхним 2 (фиг. 1; 3), и нижним 3 (фиг. 1; 3), осевым каналом 4 (фиг. 1; 2) для прохода спускаемых в скважину труб (не показаны на схемах), привалочными поверхностями 5 (фиг. 1; 2), горизонтальными полостями 6 (фиг. 1), в которых расположены подвижные рабочие органы 7 (фиг. 1; 4; 5) предназначенные для герметизации осевого канала 4. Рабочие органы 7 это две плашки глухие, расположенные оппозитно в нижних горизонтальных полостях, и две плашки трубные, расположенные оппозитно в верхних горизонтальных полостях. Две плашки образуют затвор. Корпус оснащен грузозахватными элементами (на схемах не обозначены). Горизонтальные полости 6 корпуса 1 закрыты со стороны привалочных поверхностей 5 боковыми крышками 8 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5) оснащенными стаканами 9 (фиг. 1; 3; 4; 5). Боковые крышки 8 зафиксированы крепежными элементами 10 (фиг. 1; 2; 3) выполненными в виде шпилек с гайками. В стаканах 9 боковых крышек 8 установлен ручной винтовой привод 11 (фиг. 1; 4; 5) для перемещения рабочих органов 7. Каждый привод 11 снабжен приводным винтом 12 (фиг. 1; 4; 5) оснащенным двумя резьбовыми участками 13, 14 (фиг. 4; 5) с разнонаправленной винтовой нарезкой. Один участок 13 приводного винта 12 имеет правостороннюю винтовую нарезку, другой участок 14 приводного винта 12 имеет левостороннюю винтовую нарезку. Приводной винт 12 образует первую винтовую пару 15 (фиг. 4; 5) со стаканом 9 боковой крышки 8, и вторую винтовую пару 16 (фиг. 4; 5) с толкателем 17 (фиг. 4; 5) соединенным с рабочим органом 7. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 полностью скрыты в стакане 9 боковой крышки 8 и при вращении приводного винта 12 из одного крайнего положения (фиг. 4) в другое крайнее положение (фиг. 5) винтовая нарезка не обнажается. За весь ход приводного винта 12 от одного крайнего положения в другое, от закрытого положения рабочих органов 7 (плашек) до открытого положения, резьбовой участок 13 не выходит за пределы стакана 9. Стакан 9 защищает винтовые пары 15 и 16 от загрязнения. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 при открытии рабочих органов 7 не обнажаются. В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) не попадают на резьбовые участки 13, 14 и не участвуют в работе винтовых пар 15, 16, что повышает надежность герметизации, так как уменьшается вероятность отказа приводов 11 рабочих органов 7. Приводной винт 12 имеет гладкий участок 18 (фиг. 1; 4; 5) выступающий за стакан 9, в положении привода 11 когда рабочие органы 7 открыты (фиг. 4), и погружающийся в стакан 9 в положении привода 11 когда рабочие органы 7 закрыты (фиг. 5). Между стаканом 9 и гладким участком 18 приводного винта 12 расположен грязесъемник 19 (грязесъемное кольцо, манжета) (фиг. 4; 5), который очищает с поверхности гладкого участка 18 приводного винта 12 мельчайшие загрязнения, не позволяя им также проникать внутрь стакана 9 и участвовать в работе винтовых пар 15, 16. Уплотнение толкателя 17 выполнено в виде уплотнительной манжеты 31 (фиг. 1) которая расположена в боковой крышке 8. Для дополнительного повышения надежности приводов 11 резьбовые участки 13, 14 винтовых пар 15, 16 имеют защитное химически стойкое антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена с эпоксидным связующим, обеспечивающее повышение износостойкости, прочности, устойчивость к внешним разрушающим воздействиям. Приводной винт 12 имеет хвостовик для установки штурвала 20 (фиг. 1; 4; 5). Корпус 1 превентора оснащен посадочным местом под герметизирующую вставку 21 (фиг. 1), выполненным в верхней части осевого канала 4, а также отверстиями 22 (фиг. 1) для установки механизмов фиксации герметизирующей вставки 23 (фиг. 3). Приводной винт 12 содержит указатель положения 24 (фиг. 1), выполненный в виде окрашенной в яркий цвет (окраска производится эмалью красного цвета) части поверхности гладкого участка 18, для обеспечения визуального контроля положения рабочего органа 7 в корпусе 1 (положение приводного винта 12 связано с положением рабочего органа 7 в корпусе 1).
При открытом положении рабочих органов 7 в ручных винтовых приводах 11 окрашенная часть поверхности гладкого участка 18 винта 12 полностью выступает из стакана 9, так что видна частично неокрашенная, на расстояние от 1 до 2 мм, часть поверхности гладкого участка 18 винта 12. Винт 12 имеет химическое фосфатное покрытие (Хим. фос.) серого матового цвета. При закрытом положении рабочих органов 7 в ручных винтовых приводах 11 поверхность гладкого участка 18 полностью заходит в стакан 9. На приводном винте 12 правосторонняя винтовая нарезка 13 выполнена с шагом витков 3 мм, левосторонняя винтовая нарезка 14 выполнена с шагом витков 6 мм, что обеспечивает закрытие рабочих органов за 10 оборотов штурвала.
Корпус 1 превентора содержит каналы для прохода теплоносителя 25 (фиг. 1; 2) и камеру обогрева 26 (фиг. 2), содержит четыре резьбовых отверстия 27 (фиг. 2) в камеру обогрева 26 с установленными в них штуцерами 28 (фиг. 2), расположенные со стороны привалочных поверхностей 5 корпуса 1, при этом штуцера 28 контактируют с боковыми крышками 8. В крепежном элементе 10 фиксирующем боковую крышку 8 также может быть выполнен канал для подвода теплоносителя (не показан на схемах) сообщенный с камерой обогрева.
Технический результат достигается за счет устранения вредных воздействий на винтовые пары 15, 16 приводов 11 рабочих органов 7, за счет полной нейтрализации возможных загрязнений, а также за счет повышения устойчивости винтовых пар 15, 16 к вредным воздействиям. При этом до десяти уменьшено количество оборотов штурвала, необходимое для перекрытия сквозного осевого канала 4 корпуса 10. Повышение надежности перекрытия осевого канала 4 корпуса 1 обеспечивается тем, что снижается вероятность отказа, проявляющегося в виде заклинивания привода 11 рабочих органов 7. Так как оба участка 13, 14 разнонаправленной резьбы приводного винта 12 выполнены внутри стакана 9 боковой крышки 8, 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 11 и превентора в целом.
Работает превентор ПП2-160х21.000-2ФТО следующим образом.
Превентор устанавливают на устье скважины. Для этого его нижний фланец 3 устанавливают на верхнем фланце арматуры устья скважины и скрепляют с ним, используя при этом соединительные шпильки и располагая в канавке фланца 3 уплотнительную прокладку. Для герметизации устья скважины перекрывают осевой канал 4. В положении, когда рабочие органы 7 открыты винтовые пары 15 и 16 приводного винта 12 закрыты стаканом 9 от загрязнения и иных вредных факторов окружающей среды.
При наличии труб в скважине закрывают верхние рабочие органы 7 (плашки трубные). Для этого вращают приводной винт 12 (используя штурвал) по часовой стрелке. Приводной винт 12 вращаясь относительно стакана 9 в винтовой паре 15 перемещается поступательно вперед (в направлении к осевому каналу 4), перемещает толкатель 17 который в свою очередь толкает рабочий орган 7 (плашку трубную), при этом приводной винт 12 вращаясь в винтовой паре 15, вращается и в винтовой паре 16 приводя в поступательное движение вперед толкатель 17, таким образом, продольное перемещение толкателя 17 вперед складывается из перемещения приводного винта 12 и самого толкателя 17, рабочий орган 7 перемещается на двойной ход в направлении к осевому каналу 4. Так как винтовые пары 15 и 16 приводного винта 12 закрыты стаканом 9 от загрязнения и иных вредных факторов окружающей среды вращение приводного винта 12 происходит плавно без заеданий и излишнего износа, и рабочие органы 7 смыкаются на трубе, в осевом канале 4. При этом гладкий участок 18 погружается внутрь стакана 9, проходя через грязесъемник, что позволяет удалить все загрязнения и не допустить их попадания в винтовые пары 15, 16. Резьбовые участки 13, 14 винтовых пар 15, 16 имеют защитное химически стойкое антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена с эпоксидным связующим, что дополнительно снижает трение, уменьшает износ и повышает прочность поверхности винтовой нарезки.
При отсутствии труб в скважине закрывают нижние рабочие органы 7 (плашки глухие). Для этого вращают приводной винт 12 (используя штурвал) по часовой стрелке. Приводной винт 12 вращаясь относительно стакана 9 в винтовой паре 15 перемещается поступательно вперед (в направлении к осевому каналу 4), перемещает толкатель 17 который в свою очередь толкает рабочий орган 7 (плашку глухую), при этом приводной винт 12 вращаясь в винтовой паре 15, вращается и в винтовой паре 16 приводя в поступательное движение вперед толкатель 17, таким образом, продольное перемещение толкателя 17 вперед складывается из перемещения приводного винта 12 и самого толкателя 17, рабочий орган 7 перемещается на двойной ход в направлении к осевому каналу 4. Так как винтовые пары 15 и 16 приводного винта 12 закрыты стаканом 9 от загрязнения и иных вредных факторов окружающей среды вращение приводного винта 12 происходит плавно без заеданий и излишнего износа, и рабочие органы 7 смыкаются, в центре осевого канала 4, перекрывая скважину. При этом гладкий участок 18 погружается внутрь стакана 9, проходя через грязесъемник, что позволяет удалить все загрязнения и не допустить их попадания в винтовые пары 15, 16. Резьбовые участки 13, 14 винтовых пар 15, 16 имеют защитное химически стойкое антифрикционное покрытие на основе дисульфида молибдена с эпоксидным связующим, что дополнительно снижает трение, уменьшает износ и повышает прочность поверхности винтовой нарезки. Применение ручного винтового привода 11 с двумя винтовыми парами 15, 16 и разнонаправленной резьбой с шагом витков 6 и 3 мм, позволяет перекрыть осевой канал за 10 оборотов штурвала приводного винта 12. Так как приводной винт 12 содержит указатель положения в виде шкалы 24 нанесенной на его гладкий участок 18 визуально можно контролировать положение рабочего органа 7 в корпусе 1.
Для открытия рабочих органов 7, вращают приводной винт 12, используя штурвал, против часовой стрелки до упора. Приводной винт 12 вращаясь относительно стакана 9 в винтовой паре 15 перемещается поступательно назад (в направлении от осевого канала 4), тянет за собой толкатель 17 который в свою очередь тянет рабочий орган 7 (плашку), при этом приводной винт 12 вращаясь в винтовой паре 15, вращается и в винтовой паре 16 приводя в поступательное движение назад толкатель 17, таким образом, продольное перемещение толкателя 17 назад складывается из перемещения приводного винта 12 и самого толкателя 17, рабочий орган 7 перемещается на двойной ход в направлении от осевого канала 4.
Конструкция винтового привода 11 защищает от попадания грязи в винтовые пары 15, 16, и от случайных механических внешних воздействий на резьбовой участок 13, и не допускает отказа по этим причинам, что повышает надежность перекрытия сквозного осевого канала корпуса превентора, улучшает его эксплуатационные качества превентора. Уплотнительная манжета 31 предотвращает попадание скважинного флюида, растворов, подаваемых в скважину внутрь стакана 9 и в винтовые пары 15, 16.
При эксплуатации превентора в суровом и холодном климате, при низкой температуре воздуха, применяют систему обогрева, для облегчения движения рабочих органов 7 и устранения примерзания. К штуцерам 28 подключают напорную и обратную магистрали станции обогрева превентора. Производят подачу жидкого или газообразного теплоносителя. Теплоноситель поступает к штуцерам 28, движется по каналам 25, передавая при этом тепловую энергию боковым крышкам 9, винтовому приводу 11. Далее теплоноситель поступает в камеру обогрева 26, передает тепловую энергию, согревая корпус 1. Далее охлажденный теплоноситель отводится в обратную магистраль станции обогрева. Подача теплоносителя существенно снижает усилия, необходимые для перемещения рабочих органов 7 при сильных морозах.
Для герметизации устья скважины также используют герметизирующие вставки (КГОМ). Герметизирующую вставку устанавливают в посадочное место 21, в отверстия 22 устанавливают механизмы фиксации 23 и зажимают ими герметизирующую вставку.
Далее описан частный случай реализации технического решения в превенторе сдвоенном ручном ПП2-160x21 (далее превентор).
Превентор содержит корпус 1 (фиг. 6; 7). Корпус 1 выполнен литым из легированной стали, оснащен двумя фланцами, верхним 2 (фиг. 6), и нижним 3 (фиг. 6), осевым каналом 4 (фиг. 6; 7) для прохода спускаемых в скважину труб (не показаны на схемах), привалочными поверхностями 5 (фиг. 6; 7), горизонтальными полостями 6 (фиг. 6), в которых расположены подвижные рабочие органы 7 (фиг. 4; 5; 6) предназначенные для герметизации осевого канала 4. Рабочие органы 7 это две плашки глухие, расположенные оппозитно в нижних горизонтальных полостях, и две плашки трубные, расположенные оппозитно в верхних горизонтальных полостях. Две плашки образуют затвор. Корпус оснащен грузозахватными элементами (на схемах не обозначены). Горизонтальные полости 6 корпуса 1 закрыты со стороны привалочных поверхностей 5 боковыми крышками 8 (фиг. 4; 5; 6; 7) оснащенными стаканами 9 (фиг. 4; 5; 6). Боковые крышки 8 зафиксированы крепежными элементами 10 (фиг. 6; 7) выполненными в виде шпилек с гайками. В стаканах 9 боковых крышек 8 установлен ручной винтовой привод 11 (фиг. 6; 4; 5) для перемещения рабочих органов 7. Каждый винтовой привод 11 снабжен приводным винтом 12 (фиг. 6; 4; 5) оснащенным двумя резьбовыми участками 13, 14 (фиг. 4; 5) с разнонаправленной винтовой нарезкой. Один участок 13 приводного винта 12 имеет правостороннюю винтовую нарезку, другой участок 14 приводного винта 12 имеет левостороннюю винтовую нарезку. Приводной винт 12 образует первую винтовую пару 15 (фиг. 4; 5) со стаканом 9 боковой крышки 8, и вторую винтовую пару 16 (фиг. 4; 5) с толкателем 17 (фиг. 4; 5), соединенным с рабочим органом 7. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 полностью скрыты в стакане 9 боковой крышки 8 и при вращении приводного винта 12 из одного крайнего положения (фиг. 4) в другое крайнее положение (фиг. 5) винтовая нарезка не обнажается. За весь ход приводного винта 12 от одного крайнего положения в другое, от закрытого положения рабочих органов 7 (плашек) до открытого положения, резьбовой участок 13 не выходит за пределы стакана 9. Стакан 9 защищает винтовые пары 15 и 16 от загрязнения. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 при открытии рабочих органов 7 не обнажаются. В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) не попадают на резьбовые участки 13, 14 и не участвуют в работе винтовых пар 15, 16, что повышает надежность герметизации, так как уменьшается вероятность отказа приводов 11 рабочих органов 7. Приводной винт 12 имеет гладкий участок 18 (фиг. 4; 5) выступающий за стакан 9, в положении привода 11 когда рабочие органы 7 открыты (фиг. 4), и погружающийся в стакан 9 в положении привода 11 когда рабочие органы 7 закрыты (фиг. 5). Между стаканом 9 и гладким участком 18 приводного винта 12 расположен грязесъемник 19 (грязесъемное кольцо, манжета) (фиг. 4; 5), который очищает с поверхности гладкого участка 18 приводного винта 12 мельчайшие загрязнения, не позволяя им также проникать внутрь стакана 9 и участвовать в работе винтовых пар 15, 16. Уплотнение толкателя 17 выполнено в виде уплотнительной манжеты 31 (фиг. 6) которая расположена в боковой крышке 8. Уплотнительная манжета 31 предотвращает попадание скважинного флюида, растворов подаваемых в скважину внутрь стакана 9 и в винтовые пары 15, 16. Приводной винт 12 имеет хвостовик для установки штурвала 20 (фиг. 4; 5; 6). Корпус 1 превентора оснащен посадочным местом под герметизирующую вставку 21 (фиг. 6), выполненным в верхней части осевого канала 4. На приводном винте 12 правосторонняя винтовая нарезка 13 выполнена с шагом витков 4 мм, левосторонняя винтовая нарезка 14 выполнена с шагом витков 8 мм, что обеспечивает закрытие рабочих органов за 8 оборотов штурвала.
Технический результат достигается за счет устранения вредных воздействий на винтовые пары 15, 16 приводов 11 рабочих органов 7, за счет защиты от загрязнений. При этом до восьми уменьшено количество оборотов штурвала, необходимое для перекрытия сквозного осевого канала 4 корпуса 10. Повышение надежности перекрытия осевого канала 4 корпуса 1 обеспечивается тем, что снижается вероятность отказа, проявляющегося в виде заклинивания привода 11 рабочих органов 7. Так как оба участка 13, 14 разнонаправленной резьбы приводного винта 12 выполнены внутри стакана 9 боковой крышки 8, 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 11 и превентора в целом.
Работает превентор ПП2-160x21 следующим образом.
Принцип работы приводов превентора ПП2-160x21 аналогичен работе приводов превентора превентор ПП2-160x21.000-2ФТО, описанному выше. Превентор устанавливают на устье скважины, для этого его нижний фланец 3 устанавливают на верхнем фланце арматуры устья скважины и скрепляют с ним. Для герметизации устья скважины перекрывают осевой канал 4. При наличии труб в скважине закрывают рабочие органы 7 выполненные в виде трубных плашек. Для этого вращают по часовой стрелке штурвалы винтового привода 12 до тех пор, пока в результате встречного движения трубные плашки 10 не сойдутся, плотно обжимая герметизируемые трубы. При отсутствии труб в скважине закрывают рабочие органы 7 выполненные в виде глухих плашек. Процесс закрытия глухих плашек аналогичен процессу закрытия трубных плашек, который описан выше. При этом плашки 11 перемещаются в корпусе 1 независимо одна от другой в сторону осевого канала 4 корпуса 1 и в своем крайнем закрытом положении сходятся в центре корпуса 1 и перекрывают скважину. Конструкция винтового привода 11 исключает попадание грязи в винтовые пары 15, 16, или случайные механические внешние воздействия на резьбовой участок 13, и не допускает отказа по этим причинам, что повышает надежность перекрытия сквозного осевого канала корпуса превентора, улучшает его эксплуатационные качества превентора.
Далее описан частный случай реализации технического решения в превенторе сдвоенном ручном ППС-2ФТ-152x21 (далее превентор).
Превентор содержит корпус 1 (фиг. 8). Корпус 1 выполнен литым из легированной стали, оснащен двумя фланцами, верхним 2 (фиг. 8), и нижним 3 (фиг. 8), осевым каналом 4 (фиг. 8) для прохода спускаемых в скважину труб (не показаны на схемах), привалочными поверхностями 5 (фиг. 8), горизонтальными полостями 6 (фиг. 8), в которых расположены подвижные рабочие органы 7 (фиг.8), предназначенные для герметизации осевого канала 4. Рабочие органы 7 это две плашки глухие, расположенные оппозитно в нижних горизонтальных полостях 6, и две плашки трубные, расположенные оппозитно в верхних горизонтальных полостях 6. Две плашки образуют затвор. Корпус 1 оснащен грузозахватными элементами (на схемах не обозначены). Горизонтальные полости 6 корпуса 1 закрыты со стороны привалочных поверхностей 5 боковыми крышками 8 (фиг. 8) оснащенными стаканами 9 (фиг. 8). Боковые крышки 8 зафиксированы крепежными элементами 10 (фиг. 8) выполненными в виде шпилек с гайками. В стаканах 9 боковых крышек 8 установлен ручной винтовой привод 11 (фиг. 8) для перемещения рабочих органов 7. Стакан 9 установлен в боковой крышке 8 путем резьбового соединения 29 (фиг. 8). Стакан 9 содержит буртик 32 (фиг. 8) которым стакан 9 упирается в боковую крышку 8. В месте контакта буртика 32 и боковой крышки 8 установлено уплотнительное кольцо 30 (фиг. 8). Каждый привод 11 снабжен приводным винтом 12 (фиг. 8) оснащенным двумя резьбовыми участками 13, 14 (фиг. 8) с разнонаправленной винтовой нарезкой. Один участок 13 приводного винта 12 имеет правостороннюю винтовую нарезку, другой участок 14 приводного винта 12 имеет левостороннюю винтовую нарезку. Приводной винт 12 образует первую винтовую пару 15 (фиг. 8) со стаканом 9 боковой крышки 8, и вторую винтовую пару 16 (фиг. 8) с толкателем 17 (фиг. 8) соединенным с рабочим органом 7. Уплотнение толкателя 17 выполнено в виде уплотнительной манжеты 31 (фиг. 8) которая расположена в стакане 9. Уплотнительная манжета 31 предотвращает попадание скважинного флюида, растворов подаваемых в скважину внутрь стакана 9 и в винтовые пары 15, 16. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 полностью скрыты в стакане 9 боковой крышки 8 и при вращении приводного винта 12 из одного крайнего положения (на фиг. 8 верхние рабочие органы 7 в открытом положении) в другое крайнее положение (на фиг. 8 верхние рабочие органы 7 в закрытом положении) винтовая нарезка не обнажается. За весь ход приводного винта 12 от одного крайнего положения в другое, от закрытого положения рабочих органов 7 (плашек) до открытого положения, резьбовой участок 13 не выходит за пределы стакана 9. Стакан 9 защищает винтовые пары 15 и 16 от загрязнения. Резьбовые участки 13, 14 приводного винта 12 при открытии рабочих органов 7 не обнажаются. В процессе работы на скважине различные загрязнения (грязь, снег, лед, пыль, песок и т.п.) не попадают на резьбовые участки 13, 14 и не участвуют в работе винтовых пар 15, 16, что повышает надежность герметизации, так как уменьшается вероятность отказа приводов 11 рабочих органов 7. Приводной винт 12 имеет гладкий участок 18 (фиг. 8) выступающий за стакан 9, в положении привода 11 когда рабочие органы 7 открыты (на фиг. 8 верхние рабочие органы 7 в открытом положении), и погружающийся в стакан 9 в положении привода 11 когда рабочие органы 7 закрыты (на фиг. 8 верхние рабочие органы 7 в закрытом положении). Между стаканом 9 и гладким участком 18 приводного винта 12 расположен грязесъемник 19 (грязесъемное кольцо, манжета) (фиг. 8), который очищает с поверхности гладкого участка 18 приводного винта 12 мельчайшие загрязнения, не позволяя им также проникать внутрь стакана 9 и участвовать в работе винтовых пар 15, 16. Приводной винт 12 имеет хвостовик для установки штурвала 20 (фиг. 8). Корпус 1 превентора оснащен посадочным местом под герметизирующую вставку 21 (фиг. 8), выполненным в верхней части осевого канала 4.
Технический результат достигается за счет устранения вредных воздействий на винтовые пары 15, 16 приводов 11 рабочих органов 7, за счет защиты от загрязнений. Повышение надежности перекрытия осевого канала 4 корпуса 1 обеспечивается тем, что снижается вероятность отказа, проявляющегося в виде заклинивания привода 11 рабочих органов 7. Так как оба участка 13, 14 разнонаправленной резьбы приводного винта 12 выполнены внутри стакана 9 боковой крышки 8, 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 11 и превентора в целом.
Работает превентор ППС-2ФТ-152x21 следующим образом.
Принцип работы приводов превентора ППС-2ФТ-152x21 аналогичен работе приводов превентора ПП2-160х21.000-2ФТО, описанному выше. Превентор устанавливают на устье скважины, для этого его нижний фланец 3 устанавливают на верхнем фланце арматуры устья скважины и скрепляют с ним. Для герметизации устья скважины перекрывают осевой канал 4. При наличии труб в скважине закрывают рабочие органы 7 выполненные в виде трубных плашек. Для этого вращают по часовой стрелке штурвалы винтового привода 12 до тех пор, пока в результате встречного движения трубные плашки 10 не сойдутся, плотно обжимая герметизируемые трубы. При отсутствии труб в скважине закрывают рабочие органы 7 выполненные в виде глухих плашек. Процесс закрытия глухих плашек аналогичен процессу закрытия трубных плашек, который описан выше. При этом плашки 11 перемещаются в корпусе 1 независимо одна от другой в сторону осевого канала 4 корпуса 1 и в своем крайнем закрытом положении сходятся в центре корпуса 1 и перекрывают скважину. Конструкция винтового привода 11 исключает попадание грязи в винтовые пары 15, 16, или случайные механические внешние воздействия на резьбовой участок 13, и не допускает отказа по этим причинам, что повышает надежность перекрытия сквозного осевого канала корпуса превентора, улучшает его эксплуатационные качества превентора. Уплотнительная манжета 31 предотвращает попадание скважинного флюида, растворов подаваемых в скважину внутрь стакана 9 и в винтовые пары 15, 16.
Заявляемое техническое может быть решение реализовано с использованием промышленно выпускаемых изделий и материалов, его элементы могут быть изготовлены и собраны на современных промышленных предприятиях. Корпус может быть изготовлен по технологии литья металла по выплавляемым моделям или по технологии литья в холодно-твердеющие смеси. Уплотнительные элементы, кольца, манжеты могут быть изготовлены из резины, полиуретана и аналогичных материалов. Полезная модель применима по указанному назначению и обеспечивает заявленный технический результат, позволяет повысить срок службы превентора, обеспечивает надежность и удобство его эксплуатации.