ПЛАШЕЧНЫЙ ПРЕВЕНТОР
DIE PREVENTOR

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для перекрытия устья нефтяной или газовой скважины во время бурения, преимущественно на море.
Известен плашечный превентор, содержащий корпус с проходным каналом и полостями, в которых в одной плоскости перемещаются два типа плашек. В первом варианте полости для плашек расположены Т-образно, во втором варианте расположены в одной плоскости и соосны. (Патент РФ №2274727 С1, МПК Е21В 33/03, опуб. 2006 г.)
Указанный превентор используется только при ремонте скважин.
Наиболее близким к заявляемому является плашечный превентор, содержащий корпус с крышками, с проходным каналом и полостями, в которых установлены плашки с герметизирующими и фильтрующими элементами, двумя стержнями (штоки) жестко закрепленными в крышках корпуса и поршнях, гидропривод и ножи, одна пара которых установлена на плашке, а вторая пара ножей установлена на корпусе. (Авт. св. СССР №924351, МПК Е21В 33/06, опубл. 1976 г.)
Указанный превентор позволяет полностью перекрыть проходной канал корпуса при отсутствии бурильного инструмента в скважине, герметизировать устье скважины с бурильным инструментом и перерезать, при необходимости, бурильный инструмент.
Недостатком указанного превентора является следующее: через фильтрующий элемент в полость плашки попадает скважинная жидкость, которая, в большинстве случаев, представляет собой агрессивную среду, вызывающую коррозию. Коррозия внутренней стороны стенок плашки может привести к проникновению рабочей жидкости из рабочих полостей превентора в скважину из-за неплотного прилегания поршня к стенке плашки, что крайне отрицательно скажется на надежности работы превентора. Также в известном превенторе осуществлена возможность среза бурильного инструмента, но только одной плашкой и сразу в двух местах, что вызывает затруднения при замене плашек на другой типоразмер и требует больших усилий для среза бурильного инструмента.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности плашечного превентора и уменьшение требуемого рабочего давления в системе гидропривода для среза бурильного инструмента.
Поставленная задача для достижения технического результата решается тем, что в плашечном превенторе, содержащем корпус с крышками, с проходным каналом и полостями, в которых установлены плашки с герметизирующими элементами, двумя штоками, жестко закрепленными в крышках корпуса и поршнях, гидропривод и ножи, одна пара которых установлена на плашке, а вторая пара ножей установлена в корпусе, согласно изобретению на второй плашке, которая равна по длине первой, также установлена пара ножей, а ножи, установленные в корпусе, выполнены в виде кольца, а в полости, каждой из плашек, установлен дополнительный шток, кроме этого плашечный превентор снабжен механизмами фиксации плашек, каждый из которых состоит из вал-шестерни, расположенной в крышке корпуса с возможностью поворота вокруг своей оси, двух стопоров, на внутренней поверхности каждого из которых выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой, выполненной на наружной поверхности каждого из штоков гидропривода, соединенных зубчатым соединением с вал-шестерней, двух полувтулок и эластичного элемента, выполненного в виде кольца, расположенных на каждом из штоков, верхние ножи обеих плашек смещены в сторону от оси проходного канала корпуса на расстояние, равное половине наружного диаметра уплотняемых труб.
На фиг.1 изображен вид сверху плашечного превентора; на фиг.2 - вид А на фиг.1 (до момента фиксации плашки); на фиг.3 - вид А на фиг.1 (после момента фиксации плашки); на фиг.4 - вид Б на фиг.1; на фиг.5 - разрез В-В на фиг.1.
Плашечный превентор состоит из корпуса 1, имеющего проходной канал 2 для пропуска бурильного инструмента 3 и сквозную горизонтальную полость, разделенную проходным каналом 2 на две равные закрытые с наружных концов крышками 4 и 5 полости 6 и 7. В корпусе превентора 1 на входе из проходного канала 2 в полости 6 и 7 закреплены неподвижно два ножа 8 (фиг.5), выполненных в виде кольца, режущая кромка которых совпадает с линией пересечения проходного канала 2 с полостями 6 и 7. В полостях 6 и 7 помещены в виде стаканов, закрытых крышками 9 и 10, плашки 11 и 12, равные по длине и конструкции с поперечными герметизирующими элементами 13 и продольными герметизирующими элементами 14. Плашки 11 и 12 выполнены полыми, а внутри них установлены поршни 15 и 16. Поршень 15 делит полость плашки 11 на полости 17 и 18; поршень 16 делит полость плашки 12 на полости 19 и 20. Поршень 15 жестко соединен с крышкой 4, проходящими через отверстия с уплотнениями 21 в крышке 9, штоком 22 (дополнительный) и штоком 23; поршень 16 жестко соединен с крышкой 5, проходящими через отверстия с уплотнениями 24 в крышке 10, штоком 25 (дополнительный) и штоком 26.
В штоке 22 имеется центральный канал 27, соединяющий полость 18 с гидросиловой установкой (не показано), и радиальный канал 28, соединяющий полость 6 с полостью центрального канала 27. В штоке 25 имеется центральный канал 29, соединяющий полость 20 с гидросиловой установкой, и радиальный канал 30, соединяющий полость 7 с полостью центрального канала 29.
В штоке 23 имеется центральный канал 31, соединяющий гидросиловую установку с радиальным каналом 32, который соединен с полостью 17; в штоке 26 имеется центральный канал 33, соединяющий гидросиловую установку с радиальным каналом 34, который соединен с полостью 19.
На каждой из плашек 11 и 12 установлена пара ножей: верхний нож 35 и нижний нож 36 с полукруглыми вырезами, расположенными диаметрально противоположно по вертикали на торцевой части, обращенной к проходному каналу 2. Верхние ножи обеих плашек смещены в сторону от оси проходного канала корпуса на расстояние, равное половине наружного диаметра уплотняемых труб.
Плашечный превентор снабжен механизмами фиксации плашек, каждый из которых состоит из вал-шестерни 37, запрессованной во втулке 38 и расположенной в крышке корпуса 1 с возможностью поворота вокруг своей оси, двух стопоров 39, на внутренней поверхности каждого из которых выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой, выполненной на наружной поверхности каждого из штоков, соединенных зубчатым соединением с вал-шестерней 37, двух полувтулок 40 (фиг.2, 3) и эластичного элемента 41, выполненного в виде кольца, расположенных на каждом из штоков.
В каждой из крышек 4 и 5 корпуса 1 расположено уплотнение 42, закрытое крышкой 43, удерживаемой на месте стопорным кольцом 44 (фиг.4).
Плашечный превентор работает следующим образом.
Для перекрытия проходного канала 2 с бурильным инструментом 3, не перерезая его, рабочая жидкость от гидросиловой установки по штокам 22 и 25 подается в полости 6, 7, 18 и 20, и заставляет двигаться навстречу друг другу плашки 11 и 12, которые, стыкуясь, обжимают бурильный инструмент 3 продольными герметизирующими элементами 14, пропуская его по отверстию, образованному полукруглыми вырезами на торцах и ножах 35 и 36. В данном случае превентор работает как обычный плашечный. Ножи 35 и 36, расположенные на плашках 11 и 12, не касаются тела трубы, так как они не выступают за плоскость, образующую полукруглый вырез. Крышки 9 и 10 плашек 11 и 12, соответственно, в данном положении находятся прямо на эластичных элементах 41. Поворот вал-шестерни 37 на один оборот против часовой стрелки вызывает поворот стопоров 39 по часовой стрелке и смещение стопоров 39 вдоль их осей на расстояние, равное шагу резьбы, через которую взаимодействуют стопоры 39 и штоки. Стопоры 39 посредством полувтулок 40 сжимают эластичные элементы 41 в осевом направлении, вызывая расширение в радиальном направлении. Таким образом, крышки 9 и 10 плашек 11 и 12, соответственно, фиксируются на месте за счет сил трения.
При закрытии превентора без бурильного инструмента 3 рабочая жидкость поступает от гидросиловой установки по каналам 27 и 28 штока 22 только в полости 6 корпуса 1 и 18 плашки 11, при перекрытии проходного канала 2 корпуса 1 плашкой 11. При этом плашка 11 упирается в плашку 12 и входит одним концом в полость 7, где размещается плашка 12, а второй ее конец находится в полости 6. Таким образом, проходной канал 2 перекрывается одной плашкой 11 и уплотняется поперечными герметизирующими элементами 13. В этом случае превентор работает как простая задвижка. Перекрытие проходного канала 2 можно осуществить и плашкой 12.
При перекрывании проходного канала 2 с перерезанием бурильного инструмента 3 рабочая жидкость поступает под давлением, превышающем давление при обычном перекрытии, только в полости 6 корпуса 1 и 18 плашки 11, при перекрытии проходного канала 2 корпуса 1 плашкой 11. При этом плашка 11, двигаясь, сначала упирается в бурильный инструмент 3, прижимает его к противоположной стенке проходного канала 2, прогибает его до упора нижних ножей 36 в тело бурильного инструмента 3. При дальнейшем движении плашки 11 она работает как пуансон, используя в качестве матрицы часть корпуса 1 превентора, где расположены ножи 8, вырезая часть бурильного инструмента 2 сначала в нижней части нижним ножом 36 плашки 11 и ножом 8, установленными в нижней части корпуса 1, а затем в верхней части верхним ножом 35 плашки 11 и ножом 8, установленным в верхней части корпуса 1, выдвигая его в полость 7, входя концом с ножами 35 и 36 в эту же полость, перекрывая проходной канал 2 и уплотняя его, как и при перекрытии без бурильного инструмента. Срез бурильного инструмента 3 также можно производить плашкой 12.
Для открытия превентора рабочая жидкость от гидросиловой установки подается через осевые каналы 31 и 33 и радиальные каналы 32 и 34 в полости 17 и 19 и, действуя на поршни 15 и 16 и крышки 9 и 10, передвигает плашки 11 и 12 в исходное положение, т.е. в положение «Открыто». При этом рабочая жидкость из полостей 6, 7, 18 и 20 вытесняется в систему управления гидросиловой установки через осевые каналы 27 и 29 и радиальные каналы 28 и 30.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность плашечного превентора и уменьшить требуемое рабочее давление в системе гидропривода для среза бурильного инструмента.