ПРЕВЕНТОР УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ С КОНИЧЕСКОЙ НАРУЖНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ УПЛОТНИТЕЛЯ

Изобретение относится к противовыбросовому оборудованию и предназначено для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазовых проявлений, охраны недр и окружающей среды.
Известен превентор кольцевой (универсальный), включающий корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с полостью и центральным отверстием, плунжер, уплотненный относительно корпуса, кольцевой конусный уплотнительный элемент, армированный металлическими вставками и размещенный между крышкой и плунжером, уплотнительные манжеты, кольцевую прокладку для обеспечения герметичности при монтаже оборудования, гидравлические рабочую и возвратную камеры, каналы для связи камер с источником гидравлического давления, втулку, размещенную внутри корпуса и плунжера (В.Ф. Абубакиров и др., «Буровое оборудование». Справочник в двух томах, «Недра», Москва, 2000, том 1, стр.220, рис.8.7.а).
Известная конструкция имеет ряд конструктивных, технологических и эксплуатационных недостатков:
- ленточная трапецеидальная силовая резьба крышки и корпуса на больших диаметрах при изготовлении требует повышенной точности, в тоже время, для исключения заеданий, приходится увеличивать зазоры и чистоту обработки контактирующих поверхностей резьбы, а иногда и индивидуальной подгонки по резьбе в паре крышка-корпус, что исключает взаимозаменяемость данных деталей и влияет на ремонтопригодность;
- необходимость завинчивания крышки в корпус специальным ключом с плечом до пяти метров и усилием трех-четырех человек, что создает большие трудности в эксплуатации при замене уплотнителя на скважине;
- в процессе эксплуатации происходит постепенное изнашивание витков ленточной резьбы крышки и корпуса под влиянием скважинного давления и от демонтажа и монтажа превентора при замене уплотнителя, это приводит к увеличению зазоров и, как следствие, нарушению центрации при монтаже и работе, износу уплотнительных элементов и снижает межремонтный ресурс;
- вероятность повреждения кольцевых манжет между крышкой и поршнем при завинчивании крышки в процессе сборки или замены уплотнителя на буровой в условиях эксплуатации, так как завинчивание происходит «вслепую» и смятие или срез рабочих кромок манжет можно определить только в процессе испытаний, опресовки или при работе в условиях эксплуатации (превентор находится в блоке превенторов);
- трудности при замене уплотнителя в условиях эксплуатации, когда превентор находится в блоке превенторов на скважине. Практически невозможно отвернуть крышку из-за труднодоступности по высоте расположения превентора;
- сложная технология координации отверстий для крепления к блоку превенторов в крышке и нижнем фланце корпуса превентора. Обработка отверстий в крышке при изготовлении производится в сборе с корпусом для исключения углового разворота монтажных отверстий.
Техническим результатом, на достижение которого направлено данное изобретение, является повышение надежности работы превентора, удобство обслуживания, увеличение межремонтного ресурса, долговечность и ремонтопригодность.
Данный технический результат достигается за счет конструкции превентора универсального гидравлического с конической наружной поверхностью уплотнителя, содержащего корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с полостью и центральным отверстием, соединяемой с корпусом, кольцевой уплотнитель, плунжер, уплотненный относительно корпуса, кольцевой конусный уплотнительный элемент, армированный металлическими вставками и размещенный между крышкой и плунжером, уплотнительные манжеты, кольцевую прокладку для обеспечения герметичности при монтаже оборудования, гидравлические рабочую и возвратную камеры, каналы для связи камер с источником гидравлического давления, втулку, размещенную внутри корпуса и плунжера. Соединение корпуса и крышки превентора осуществляют шпилечным креплением. Установку крышки в корпус выполняют по гладкой посадке, обеспечивающей точную центрацию деталей при сборке.
Предлагаемая конструкция превентора универсального гидравлического с конической наружной поверхностью уплотнителя имеет следующие преимущества:
- при сборке крышка не завинчивается в корпус по наружной резьбе «вслепую» и уплотнительные манжеты (поз.9 см. чертеж) крышки входят в зацепление с поршнем без повреждения, что очень важно в условиях эксплуатации при замене уплотнителя на буровой;
- не нужен пятиметровый моментный ключ и большие усилия при монтаже (завинчивании) крышки в корпус, что делает данную операцию компактной и удобной;
- нет проблемы совмещения крепежных отверстий превентора для крепления к блоку превенторов (низ-верх) в крышке и корпусе по угловому развороту. Ранее обработка отверстий в крышке выполнялась совместно с корпусом (ориентир нижний фланец корпуса);
- установка крышки в корпус обеспечивается по гладкой посадке, что по сравнению с резьбой обеспечивает точную центрацию деталей при сборке и положительно влияет на работоспособность;
- крепление крышки к корпусу при помощи шпилек и гаек увеличивает ремонтопригодность и межремонтный ресурс.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид (разрез) превентора универсального гидравлического с конической наружной поверхностью уплотнителя.
Превентор состоит из корпуса 1 и крышки 2 с центральным отверстием и каналами 12, 13 для подачи гидравлического давления в рабочую камеру 14 и возвратную камеру 15 соответственно. Внутри корпуса 1 и крышки 2 имеется полость, в которой движется плунжер 3 с внутренней конической поверхностью. В плунжере 3 соответственно находится уплотнитель с наружной конической поверхностью и внутренним центральным отверстием. Для предотвращения внутренних повреждений при спуске и подъеме бурового инструмента превентор снабжен втулкой 5. Шпильки 6 и гайки 7 используют для крепления крышки к корпусу, а кольцевую прокладку 8 для герметичности соединения крышки и корпуса. При помощи уплотнительных манжет 9, 10, 11 корпус 1, крышка 2 и плунжер 3 образуют в превенторе две гидравлические камеры: рабочая 14 - при подаче гидравлического давления, в которую происходит перемещение плунжера 3, что приводит к закрытию центрального отверстия превентора полностью или частично (с буровой трубой или без) за счет эластичного уплотнителя 4, армированного металлическими вставками; возвратная 15 - при подаче гидравлического давления в которую происходит перемещение плунжера, уплотнитель 4 освобождается и за счет упругой деформации приобретает первоначальную форму и центральное отверстие превентора открывается.
Превентор универсальный гидравлический с конической наружной поверхностью уплотнителя работает следующим образом.
При необходимости герметизации устья нефтяной или газовой скважины, при проведении спускоподъемных операций колонны труб подается гидравлическое давление рабочей жидкости от станции управления превенторным блоком в канал 12 корпуса 1 превентора и поступает в рабочую камеру 14. При этом плунжер 3 под действием давления жидкости в рабочей камере 14 поднимается, обжимая уплотнитель 4 по наружной конической поверхности. Уплотнитель 4 охватывает колонну труб за счет сужения центрального отверстия или при отсутствии колонны труб в аварийных ситуациях, за счет пластичности уплотнителя, центральное отверстие перекрывается полостью, таким образом, происходит герметизация устья скважины.
Для разгерметизации устья скважины давление рабочей жидкости от станции управления подается в канал 13 и далее в возвратную камеру 15. Плунжер 3 перемещается вниз, освобождая уплотнитель 4. Уплотнитель 4 за счет пластичности приобретает исходную форму, раскрывая центральное отверстие до первоначальной величины.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить надежность работы превентора, долговечность и ремонтопригодность, увеличить межремонтный ресурс.