КОРПУС ПЛАШКИ ПРЕВЕНТОРА

Область техники
Техническое решение относится к нефтегазодобывающей промышленности, к рабочим органам плашечного превентора, а именно к конструкции корпуса плашки. Превентор плашечный предназначен для герметизации устья нефтяных и газовых скважин путем перекрытия посредством плашечного затвора кольцевого зазора между спущенной в скважину обсадной колонной и бурильными трубами (насосно-компрессорные трубы, НКТ) или перекрытия устья скважины. Плашечный затвор представляет собой две плашки, оппозитно установленные в корпусе превентора и перекрывающие сквозной осевой канал (центральное проходное отверстия) с трубой или без трубы в нем. Конструкции плашек отличаются в зависимости от того, находится ли в сквозном отсевом канале труба (НКТ) и ли глухие трубные срезные плашки.
2
2
Эксплуатация превенторов осуществляется в условиях агрессивного воздействия внешней среды. Рабочая среда (флюид) - нефть, газ, газоконденсат, пластовая вода, промывочная жидкость и их смеси с суммарным содержанием CO и HS до 15% по объему каждого и содержанием механических примесей до 25 мг/л. В зимний период превенторы эксплуатируются в условиях низких температур (до - 45°C). Указанные факторы отрицательно сказываются на сроке службы плашечных затворов, снижают его работоспособность, долговечность, безотказность, сокращают межремонтный интервал и наработку на отказ, надежность. При этом безотказная наработка при таких условиях должна составлять около 500 циклов закрытия-открытия плашечного затвора. Отказы в работе плашечных затворов превентора служат причиной разгерметизации устья скважины, не перекрывается сквозной осевой канал, что приводит к авариям, происходит выброс флюида.
Предшествующий уровень техники
Известны различные конструкции корпусов плашек превентора. В частности известна плашка превентора (SU 1273504; [1]), содержащая составной корпус и размещенный в нем уплотнитель с опорными элементами, выполненными в виде вставок и торцевых упоров. Корпус плашки [1] выполнен в виде полукольца, имеет верхнюю и нижнюю поверхности, переднюю поверхность, цилиндрическую поверхность (задне-боковая поверхность).
Известна плашка превентора (RU 2274729; [2]). Плашка превентора [2] содержит корпус, вкладыш, размещенный с внутренней стороны корпуса, и уплотнитель. Корпус плашки [2] выполнен в виде полукольца, имеет верхнюю и нижнюю поверхности, переднюю поверхность, боковые поверхности, заднюю цилиндрическую поверхность со стороны которой выполнен Т-образный паз.
Корпус указанных аналогов [1;2] не имеет каких-либо, защитных или антифрикционных покрытий на поверхностях, контактирующих с агрессивной рабочей средой. Корпус плашек требует установку уплотнения сложной геометрической формы. Плашка имеет громоздкую составную конструкцию. Плашечный канал превентора для таких плашек должен иметь большее сечение, что соответственно увеличивает габариты превентора. Поверхности корпуса, контактирующие с направляющими корпуса, подвержены износу и выработке, так как не приспособлены для механического контакта в условия агрессивного воздействия рабочей среды. Шероховатость поверхностей (чистота) не обеспечивает долговечность работы.
Известен комплект плашек трубных превенторов (RU 94277; [3]). Известен комплект плашек глухих превенторов (RU 94278; [4]). Комплект плашек [3;4] для превентора содержит две плашки с передним уплотнением в месте соединения плашек и верхним уплотнением для верхнего зеркала плашечного канала в каждой плашке. Корпус каждой плашки выполнен неразъемной (цельной, монолитной) конструкции и имеет форму параллелепипеда со скошенной задней гранью (поверхностью), в которой выполнен глухой Т-образный паз, открытый с нижней грани плашки для соединения плашки со штоком привода превентора. На верхней грани корпуса выполнен паз, имеющий форму полукруга со смещенным от передней к задней граням центром, и прямым выходящим на переднюю грань, участком, в котором располагается верхнее уплотнение. В передней грани корпуса выполнен глухой с нижней, верхней и боковыми гранями паз, соединяющийся с пазом на верхней грани и служащий для размещения переднего уплотнения, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда. Корпус имеет резьбовое отверстие для транспортировки. В передней грани корпуса плашки [3] выполнена сквозная полукруглая выборка диаметром d под трубу, величина которого больше диаметра уплотняемой трубы, при этом его центр совпадает с осью сквозного центрального канала под трубу (теоретической осью сквозного вертикального канала превентора). На нижней грани корпуса плашки [3] выполнен паз для установки посредством двух гужонов зуба, служащего для предварительной центровки трубы, и паз для вхождения зуба от парной плашки.
2
2
В большинстве случаев коррозионно-механические и усталостные повреждения зарождаются на поверхности материала, защита поверхностного слоя корпуса имеет принципиальное значение в его долговечности. Корпус указанных аналогов [3;4] не обеспечивает легкое скольжение плашки по направляющим плашечного канала корпуса и устойчивость к агрессивному воздействию рабочей среды, низких температур. Корпуса плашек [3;4] не обладают антикоррозионными и/или антифрикционными свойствами, не оснащены защитными покрытиями или специально обработанными поверхностями, не обеспечена оптимальная шероховатость поверхностей (чистота поверхности). При контакте корпуса с рабочей средой с содержанием CO и HS до 15% по объему и содержанием механических примесей до 25 мг/л в условиях низких температур до минус 45°C указанные недостатки отрицательно сказываются на сроке службы плашечных затворов, на их долговечности и безотказности. Не обеспечивается наработка 500 циклов закрытия-открытия плашечного затвора. Требуется ремонт или замена превентора.
Известен превентор плашечный гидравлический двойной ППГ2-СТЦ (RU 131797; [5]), содержащий корпус с осевым каналом, в котором установлены рабочие органы - плашки трубные и плашки глухие, снабженные механизмами приводами. Плашка (трубная, глухая) состоит из корпуса, уплотнителя (трубного, глухого), уплотнителя верхнего, штифтов, которые соединяют корпус плашки и уплотнители. Уплотнители, изготовлены из эластомера, установлены в соответствующие пазы корпуса. Корпус трубной плашки содержит Т-образный паз для соединения с гидроприводом. Корпус плашки выполнен в форме параллелепипеда имеет верхнюю, нижнюю, переднюю, заднюю и две боковые поверхности (грани). Корпус плашки выполнен с горизонтальным Т-образным пазом со стороны задней поверхности для соединения через Т-образный хвостовик с гидроприводом. Ребра между задней поверхностью и боковыми поверхностями скошены, т.е. задняя поверхность переходит в боковую через наклонную поверхность по типу фаски.
2
2
Корпус плашки [5] не обеспечивает устойчивость к агрессивному воздействию рабочей среды, низких температур, механических нагрузок, не обладает антикоррозионными и/или антифрикционными свойствами, не оснащен защитными покрытиями или специально обработанными поверхностями, не обеспечена оптимальная шероховатость поверхностей (чистота поверхности). При контакте корпуса с рабочей средой с содержанием CO и HS до 15% по объему и содержанием механических примесей до 25 мг/л в условиях низких температур, до минус 45°C происходит износ контактирующих поверхностей, деструктивные изменения материала корпуса, выработка материала корпуса, задиры и царапины зеркальных направляющих корпуса. Указанные недостатки отрицательно сказываются на сроке службы плашек, на безотказности плашечного затвора и уменьшают продолжительность межремонтного периода превентора. Не обеспечивается наработка 500 циклов закрытия-открытия плашечного затвора.
Известны плашки (интернет сайт ООО Торговый Дом «НефтеПромТехСервис», электронный каталог продукции в сети интернет, главная страница - раздел продукция-противовыбросовое оборудование - плашечные превенторы - плашки, режим доступа: http://tdnpts.ru/proborud2.htm [6]). Плашка (трубная, глухая) состоит из корпуса, уплотнителя (трубного, глухого), уплотнителя верхнего. Корпус плашки выполнен в форме параллелепипеда, имеет верхнюю, нижнюю, переднюю, заднюю и две боковые поверхности (грани). Уплотнители установлены в пазы в верхней и передней поверхностях корпуса. Боковые поверхности скошены к задней поверхности, т.е. задняя поверхность переходит в боковую через наклонную поверхность по типу фаски. Корпус плашки изготовлен из высокопрочной легированной термически упрочненной стали.
Корпус плашки [6] предусматривает термическую обработку, что усложняет технологию производства и увеличивает себестоимость изготовления корпуса плашки, не обеспечена оптимальная шероховатость поверхностей (чистота поверхности). Аналог не содержит соединительный элемент, например, в виде Т-образного паза со стороны задней поверхности для соединения с толкателем механизма привода. В процессе термического упрочнение легированной стали появляются различные дефекты - отпускная хрупкость, дендритная ликвация (неоднородность), флокены (излом, трещина), это вызывает снижение механических свойств. Даже при самом строгом соблюдении правильно установленных технологических режимов эти дефекты не поддаются полному устранению. В результате корпус не обеспечивает достаточную коррозионную стойкость в агрессивной рабочей среде. От частых открываний и закрываний превентора изнашивается верхняя поверхность корпуса плашки. Осевая сила, действующая на плашку, также может вызывать разрушение корпуса плашки, так как в превенторе давление, при котором уплотнение плотно прижимается к трубе и обеспечивается полное перекрытие путей прохода рабочей среды, достигает 70 МПа. Термическая обработка легированной стали снижает ударную вязкость, приводит к хрупкости материала и увеличивает вероятность появления сколов и трещин при попадании механических частиц в поверхности трения. В процессе эксплуатации превентора при контакте сопряженных деталей изнашиваются поверхности трения, а именно верхняя и нижняя поверхности корпуса плашки и направляющие (зеркала) корпуса превентора, при этом зазор между ними увеличивается и требуется замена плашки, капитальный ремонт корпуса превентора. Процессы разрушения, такие как трение, износ, схватывание, возникают и развиваются под влиянием механических и электрохимических воздействий среды на материал трущихся пар. Существенное влияние на износостойкость деталей, безотказность и долговечность трибосопряжений оказывают физико-механические параметры поверхности, а также структура поверхностного слоя и условия смазки.
Раскрытие сущности технического решения
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении долговечности и надежности работы плашечного превентора, улучшении эксплуатационных качеств плашечного превентора, таких как безотказность, межремонтный интервал, за счет повышения устойчивости корпуса плашки к внешнему разрушающему воздействию - химическому воздействию рабочей среды, механическому воздействию направляющих корпуса, нагрузок от контакта плашки с плашкой и/или плашки с трубой (НКТ).
Технический результат заключается в повышении устойчивости корпуса плашки к внешним разрушающим воздействиям, увеличении ресурса плашки.
Технический результат обеспечивается тем, что корпус плашки превентора выполнен цельным металлическим в форме параллелепипеда, содержит верхнюю, нижнюю, переднюю, заднюю и две боковые поверхности (грани), со стороны передней поверхности выполнено посадочное место под уплотнитель, со стороны верхней поверхности выполнено посадочное место под уплотнитель, со стороны задней поверхности выполнен соединительный элемент, корпус выполнен из легированной стали, среднее арифметическое из абсолютных значений отклонение профиля в пределах базовой длины (шероховатость Ra) верхней и нижней поверхностей составляет не более 2,5 микрометров.
Указанная сущность обеспечивает достижение заявленного технического результата.
Предпочтительно корпус плашки превентора выполнен из легированной конструкционной стали, содержащей хром, никель, медь.
Предпочтительно твердость поверхностей в пределах 230…290НВ (единиц по методу Бринелля).
Предпочтительно верхняя и нижняя поверхности содержат упрочненный наружный слой.
Предусмотрено, что в корпусе плашки превентора поверхности химически оксидированы промасливанием, или имеют цинковое гальваническое покрытие, или имеют хромированное гальваническое покрытие, или имеют поверхностное упрочнение образованное путем струйной обработки шариками.
Предусмотрено также, что ребра между поверхностями выполнены с фаской. Это обеспечивает удобство установки плашки в полушечную полость.
Предпочтительно корпус плашки выполнен цельным по технологии послойного наращивания слоев металла (англ. selective laser sintering, SLS, Selective laser melting, SLM) из сплава металлического порошка.
В отличие от известных корпусов плашек в предлагаемом техническом решении снижается величина предполагаемого износа корпуса плашки и направляющих корпуса первентора в процессе эксплуатации, что позволяет увеличить срок службы плашки почти вдвое.
Сущность полезной модели поясняется, но не ограничивается приведенным ниже описанием корпуса трубной плашки и графическими материалами, на которых изображено:
фиг. 1 - корпус трубной плашки превентора, общий вид со стороны передней поверхности;
фиг. 2 - корпус трубной плашки превентора, общий вид со стороны задней поверхности;
фиг. 3 - корпус трубной плашки превентора с вырезом  части, общий вид;
фиг. 4 - корпус трубной плашки превентора, вид сверху;
фиг. 5 - корпус трубной плашки превентора, вид снизу;
фиг. 6 - корпус трубной плашки превентора, вид сбоку в разрезе.
фиг. 7 - корпус глухой плашки превентора, общий вид со стороны передней поверхности;
фиг. 8 - корпус глухой плашки превентора, общий вид со стороны задней поверхности;
фиг. 9 - корпус глухой плашки превентора, с вырезом  части общий вид;
фиг. 10 - корпус глухой плашки превентора, вид сверху;
фиг. 11 - корпус глухой плашки превентора, вид снизу;
фиг. 12 - корпус глухой плашки превентора, вид сбоку в разрезе.
Корпус трубной плашки
2
2
Корпус трубной плашки превентора выполнен цельным металлическим в форме параллелепипеда путем предварительной механической обработки стальной заготовки (прокат, поковка, отливка) с обеспечением макрогеометрии ее поверхности. Корпус трубной плашки выполнен из легированной конструкционной стали - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. При этом Сталь 40Х может быть заменена на Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН, Сталь 40ХС, Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР по ГОСТ 4543-71, Сталь 40X13, Сталь 30X13 по ГОСТ 5632-72. Корпус содержит верхнюю 1 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5; 6), нижнюю 2 (фиг. 1; 5; 6), переднюю 3 (фиг. 1; 3; 4; 5; 6), заднюю 4 (фиг. 2; 3; 4; 5; 6) и две боковые 5 и 6 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5) поверхности. Со стороны передней поверхности 3 выполнено посадочное место 7 (фиг. 1; 3; 6) под торцевой (трубный) уплотнитель. Со стороны верхней поверхности 1 выполнено посадочное место 8 (фиг. 1; 2; 3; 4; 6), под верхний уплотнитель. Уплотнители - это сменные эластичные вкладыши резиновые, резина марки ИРП-1396 и ИРП-8470, или резинометаллические с закладными металлическими элементами. Упругие уплотнители позволяют перекрыть микро- и макронеровности на поверхностях труб. Со стороны задней поверхности 4 выполнен соединительный элемент 9 (фиг. 1; 2; 3; 4; 5; 6), предназначенный для соединения плашки с толкателем механизма привода плашки превентора. Соединительный элемент 9 выполнен в форме сквозного Т-образного паза. Т-образный паз может быть выполнен как сквозным, так и глухим. На фиг. с 1 по 6 изображен соединительный элемент 9, выполненный в виде сквозного Т-образного паза проходящего от верхней поверхности 1 к нижней 2. При этом Т-образный паз может быть выполнен в поперечном направлении, то есть направлен от одной боковой поверхности 5 к противоположной боковой поверхности 6. Соединительный элемент 9 может быть выполнен в форме подвижного соединения другой конструкции, обеспечивающего передачу усилия со стороны толкателя на корпус плашки. Корпус выполнен со скошенной задней поверхностью 4 (поверхностью). Грань скоса 10 (фиг. 4; 5) выполнена от боковых поверхностей 5 и 6 к задней поверхности 4. Грань скоса 10 выполнена под углом «а», равным 30 градусов (фиг. 4; 5) симметрично для каждой боковой поверхности 5, 6. Посадочное место 8 (фиг. 1; 2; 3; 4; 6), под уплотнитель, на верхней поверхности 1 корпуса выполнено в форме радиусного паза (кольцевой проточки) 11 (фиг. 4; 6), имеет форму полукруга с прямыми прорезями 12 (фиг. 4), выходящим на переднюю поверхность 3. Грани радиусного паза 11 расположены под углом е=24° (фиг. 6). Прорези 12 соединяют посадочное место 8 под верхний уплотнитель с посадочным местом 7 под торцевой уплотнитель. В прорезях располагают верхний уплотнитель. Посадочное место 7 под торцевой уплотнитель в передней поверхности 3 корпуса выполнено в форме паза 13 (фиг. 6) глухого со стороны нижней 2, верхней 1 и боковых 5, 6 поверхностей. Паз 13 соединен с пазом 11 через прорези 12 и выполнен с радиусным углублением 14 (фиг. 3). На передней поверхности 3 корпуса выполнена сквозная полукруглая выборка диаметром d (фиг. 4; 5) под трубу, величина диаметра d больше диаметра уплотняемой трубы, при этом ее центр совпадает с осью сквозного центрального канала под трубу (теоретической осью сквозного вертикального канала превентора). Например, для трубы диаметром 73 мм величина диаметра d равна 74 мм. Со стороны передней поверхности 3 снизу корпус оснащен зубом 15 (фиг. 1; 3; 4; 5) для центровки трубы. Симметрично зубу 15, с противоположной стороны корпуса, со стороны передней поверхности 3 снизу выполнено углубление 16 (фиг. 1; 3; 5; 6), предназначенное под зуб 15 противостоящей плашки при соединении плашечного затвора. Зуб 15 выполнен монолитно с остальной частью корпуса. При этом выполнение зуба 15 цельно (монолитно) с корпусом не является обязательным. Зуб 15 может быть выполнен отдельной деталью и установлен в корпус плашки посредством гужонов, потайных винтов. Корпус плашки имеет резьбовое отверстие (не показано) для транспортировки и отверстия 17 (фиг. 3; 4; 5) для закладных элементов уплотнителей. Ребра между верхней 1, нижней 2, передней 3, задней 4 и боковыми 6 поверхностями выполнены с фасками (не обозначены). Твердость верхней 1 и нижней 2 поверхностей, измеряемая по методу Бринелля, находится в пределах 270…290НВ. Твердость остальных поверхностей 3, 4, 5, 6 в пределах менее 230…270НВ. Чистота как минимум верхней 1 и нижней 2 поверхностей (среднее арифметическое из абсолютных значений отклонение профиля в пределах базовой длины - шероховатость Ra) составляет не более 2,5 микрометров. Требуемая шероховатость достигается формированием упрочненного наружного слоя S (фиг. 6). Его цель заключается в повышении твердости поверхности при высокой вязкости сердцевины, сглаживании микрорельефа, уменьшении микротрещин, уменьшении за счет этого сил трения, повышении износостойкости, повышении устойчивости к усталости и улучшении коррозионной стойкости. Упрочненный наружный слой S формируют как минимум на верхней 1 и нижней 2 поверхностях, а также на других сопрягаемых поверхностях. Упрочненный наружный слой S, удовлетворяющий условиям эксплуатации корпуса в агрессивной рабочей среде с содержанием CO и HS до 15% по объему и содержанием механических примесей до 25 мг/л, в условиях низких температур до минус 45°C, получают в зависимости от технологических возможностей производства и конечной себестоимости продукции путем механической обработки поверхностей (плоское шлифование, чистовое фрезерование, плоское выглаживание, полировка) или химического оксидирования промасливанием, либо путем цинкового гальванического покрытия, или хромированного гальванического покрытия, или цинко-хроматировнного гальванического покрытия, или поверхностного упрочнения струей из шариков (стеклянная дробь). Кроме того, упрочненный наружный слой S может быть образован по технологиям цементации, азотирования, цианирования и нитроцементации.
Химическое оксидирование промасливанием представляет собой намеренный процесс окисления поверхностного слоя металлических изделий в нагретых растворах едкого натра с добавкой азотнокислого или азотистокислого натрия. Обеспечивает длительную эксплуатацию без коррозии, при этом при обработке не происходит значительных изменений в размерах детали, максимальное отклонение до 1,2 мкм.
Поверхностное упрочнение верхней и нижней поверхностей, образованное путем струйной обработки шариками (стеклянной дробью, обеспечивает защиту от коррозионно-механических и усталостных повреждений, обеспечивает шероховатость поверхности Ra 0.32 мкм. Известно, что развитие или появление трещин происходит в зоне материала с растягивающими напряжениями (механическими), там, где есть сжимающие напряжения, развития трещин не происходит. В процессе струйной обработки шариками каждый шарик воздействует на материал и образует на его поверхности небольшие перекрывающиеся углубления (отпечатки), деформирует материал и тем самым упрочняет поверхность. Под такой поверхностью материал стремится вернуть свое исходное состояние, в результате чего под деформированным материалом образуется слой с сжимающими напряжениями. На поверхности материала образуется равномерный упрочненный слой с высокими напряжениями сжатия, что значительно повышает прочность, надежность, долговечность корпуса плашки превентора. Также поверхностное упрочнение верхней и нижней поверхностей может быть образовано путем плоского выглаживания, в частности, алмазным индентором. Алмазное выглаживание представляет собой процесс пластического деформирования исходного микропрофиля под действием усилия, приложенного к алмазному (или другому сверхтвердому материалу) индентору. Пластическая деформация металла приводит к сглаживанию микрогребешков обрабатываемой поверхности и заполнению впадин микропрофиля объемом сдеформированных гребешков. Выглаживанием получают шероховатость обработанной поверхности по Ra от 0,08 до 0,32 мкм, при этом образуется наклепанный упрочненный слой, глубина распространения которого достигает нескольких десятых миллиметров, а степень упрочнения составляет от 40 до 200%. В упрочненном слое S наводятся сжимающие остаточные напряжения, достигающие 700 МПа. Эти характеристики поверхностного слоя позволяют значительно увеличить износостойкость, контактную усталостную прочность, коррозионную стойкость корпуса плашки.
Корпус глухой плашки
2
2
Корпус глухой плашки превентора выполнен цельным металлическим в форме параллелепипеда путем предварительной механической обработки стальной заготовки (прокат, поковка, отливка) с обеспечением макрогеометрии ее поверхности. Корпус выполнен из легированной конструкционной стали - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. При этом Сталь 40Х может быть заменена на Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН, Сталь 40ХС, Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР по ГОСТ 4543-71, Сталь 40X13, Сталь 30X13 по ГОСТ 5632-72. Корпус глухой плашки содержит верхнюю 1 (фиг. 7; 8; 9; 10; 11; 12), нижнюю 2 (фиг. 7; 8; 9), переднюю 3 (фиг. 7; 2; 10; 11; 12), заднюю 4 (фиг. 8; 9; 10; 11; 12) и две боковые 5 и 6 (фиг. 7; 8; 9; 10; 11) поверхности. Со стороны передней поверхности 3 выполнено посадочное место 7 (фиг. 7; 9; 12) под торцевой (глухой) уплотнитель. Со стороны верхней поверхности 1 выполнено посадочное место 8 (фиг. 7; 8; 9; 10; 12) под верхний уплотнитель. Уплотнители - это сменные эластичные вкладыши, резиновые или резинометаллические с закладными металлическими элементами. Со стороны задней поверхности 4 выполнен соединительный элемент 9 (фиг. 7; 8; 9; 10; 11; 12), предназначенный для соединения плашки с толкателем механизма привода плашки превентора. Соединительный элемент 9 выполнен в форме сквозного Т-образного паза. Т-образный паз может быть выполнен как сквозным, так и глухим. Т-образный паз проходит от верхней поверхности 1 к нижней 2. При этом Т-образный паз может быть выполнен в поперечном направлении, то есть направлен от одной боковой поверхности 5 к противоположной боковой поверхности 6. Соединительный элемент 9 может быть выполнен в форме подвижного соединения другой конструкции, обеспечивающего передачу усилия со стороны толкателя на корпус плашки. Корпус глухой плашки выполнен со скошенной задней поверхностью 4 (поверхностью). Грань скоса 10 (фиг. 10; 11) выполнена от боковых поверхностей 5 и 6 к задней поверхности 4. Грань скоса 10 выполнена под углом «а», равным 30 градусов (фиг. 10; 11) симметрично для каждой боковой поверхности 5, 6. Посадочное место 8 (фиг. 7; 8; 9; 10; 12) под уплотнитель на верхней поверхности 1 корпуса выполнено в форме радиусного паза (кольцевой проточки) 11 (фиг. 10; 12), имеет форму полукруга с прямыми прорезями 12 (фиг. 10), выходящим на переднюю поверхность 3. Грани радиусного паза 11 расположены под углом е=24° (фиг. 12). Прорези 12 соединяют посадочное место 8 под верхний уплотнитель с посадочным местом 7 под торцевой уплотнитель. В прорезях располагают верхний уплотнитель. Посадочное место 7 под торцевой уплотнитель на передней поверхности 3 корпуса выполнено в форме паза 13 (фиг. 12), глухого со стороны нижней 2, верхней 1 и боковых 5, 6 поверхностей. Паз 13 соединен с пазом 11 через прорези 12. Корпус глухой плашки имеет два резьбовых отверстия (не показаны), выполненных на боковых гранях для транспортировки и отверстия 17 (фиг. 9; 10; 11) для закладных элементов уплотнителей. Ребра между верхней 1, нижней 2, передней 3, задней 4 и боковыми 6 поверхностями выполнены с фасками (не обозначены). Твердость верхней 1 и нижней 2 поверхностей, измеряемая по методу Бринелля, находится в пределах 230…260НВ (единиц по методу Бринелля). Твердость остальных поверхностей 3, 4, 5, 6 не менее 230НВ. Шероховатость (по Ra) верхней и нижней поверхностей составляет не более 2,5 микрометров. Требуемая шероховатость достигается формированием упрочненного наружного слоя S (фиг. 12). Цель формирования слоя S заключается в повышении твердости поверхности при высокой вязкости сердцевины, сглаживании микрорельефа, уменьшении микротрещин, уменьшении за счет этого сил трения, повышении износостойкости, повышении устойчивости к усталости и улучшении коррозионной стойкости. Упрочненный наружный слой S формируют как минимум на верхней 1 и нижней 2 поверхностях, а также на другие сопрягаемые поверхности. Упрочненный наружный слой S, удовлетворяющий условиям эксплуатации корпуса в агрессивной рабочей среде, с содержанием CO и HS до 15% по объему и содержанием механических примесей до 25 мг/л в условиях низких температур до минус 45°C получают механической обработкой (чистовое фрезерование). Упрочненный наружный слой S образуют путем механической обработки поверхностей (плоское шлифование, чистовое фрезерование, плоское выглаживание, полировка), или химического оксидирования промасливанием, или цинкового гальванического покрытия, или хромированного гальванического покрытия, или цинко-хроматировнного гальванического покрытия, или поверхностного упрочнения струей из шариков, или цементации, или азотирования, цианирования и нитроцементации. Обеспечивают шероховатость поверхностей 1 и 2 около Ra 0.32 мкм.
Разновидностью глухой плашки является срезная (срезающая, отрезная) плашка (не показана), которая может срезать трубу (НКТ) и перекрыть открытую скважину. Корпус срезной плашки выполнен цельным металлическим в форме параллелепипеда путем предварительной механической обработки стальной заготовки (прокат, поковка, отливка) с обеспечением макрогеометрии ее поверхности. Корпус выполнен из легированной конструкционной стали - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71. При этом Сталь 40Х может быть заменена на Сталь 45Х, Сталь 38ХА, Сталь 40ХН, Сталь 40ХС, Сталь 40ХФ, Сталь 40ХР по ГОСТ 4543-71, Сталь 40X13, Сталь 30X13 по ГОСТ 5632-72. Корпус срезной плашки содержит верхнюю, нижнюю, переднюю, заднюю и две боковые поверхности. Со стороны передней поверхности выполнена режущая грань (режущая кромка, нож, резак). Для резания труб без их смятия в процессе резания режущая грань в плане предпочтительно выполнена под углом (режет трубу под углом), например в форме клина. Со стороны передней поверхности выполнено посадочное место под торцевой уплотнитель. Со стороны верхней поверхности выполнено посадочное место под верхний уплотнитель. Со стороны задней поверхности выполнен соединительный элемент, предназначенный для соединения плашки с толкателем механизма привода плашки превентора. Соединительный элемент выполнен в форме Т-образного паза. Твердость верхней и нижней поверхностей, измеряемая по методу Бринелля, находится в пределах 240…290НВ (единиц по методу Бринелля). Шероховатость (по Ra) верхней и нижней поверхностей составляет не более 2,5 микрометров. Требуемая шероховатость достигается механической обработкой поверхностей (плоское шлифование, чистовое и тонкое фрезерование) или формированием упрочненного наружного слоя S на сопрягаемые поверхности. Упрочненный наружный слой S образуют путем химического оксидирования промасливанием, или цинкового гальванического покрытия, или хромированного гальванического покрытия, или цинко-хроматировнного гальванического покрытия, или поверхностного упрочнения струей из шариков, или цементации, или азотирования, или цианирования и нитроцементации, или алмазного выглаживания.
Используют корпус плашки превентора следующим образом.
Использование корпуса трубной плашки. В корпус трубной плашки превентора устанавливают верхний и торцевой уплотнители. Плашки устанавливают в превентор. Корпус превентора содержит полости, предназначенные для размещения трубных плашек. Полости расположены поперек продольной оси центрального проходного отверстия. Плашечные полости снабжены направляющими упорными выступами с зеркальными поверхностями. Плашки устанавливают в плашечные полости превентора. В верхние полости оппозитно устанавливают две трубные плашки, вместе образующие плашечный затвор. Плашки в полостях устанавливают с возможностью возвратно поступательного движения в направлении к центральному проходному каналу. Каждую плашку соединяют с собственным механизмом привода, устанавливая Т-образный хвостовик толкателя в Т-образный паз плашки. Превентор устанавливают на устье скважины. Для герметизации устья скважины перекрывают центральное проходное отверстие. При наличии труб в скважине закрывают трубные плашки, используя механизмы привода. Механизмы привода перемещают плашки в направлении к центральному проходному каналу. Плашки перемещаются в корпусе превентора независимо одна от другой. В результате встречного движения плашки доходят до поверхности герметизируемых труб и плотно обжимают их. Торцевой и верхний уплотнители эластичные деформируются и заполняют зазоры между сопрягаемыми поверхностями. Зуб 15 каждой плашки входит в углубление 16 противоположной плашки.
2
2
Использование корпуса глухой плашки. Корпус глухой плашки используют аналогично. Собирают глухую плашку, для этого устанавливают в корпус глухой плашки верхний и торцевой уплотнители. Устанавливают оппозитно две глухие плашки в нижние плашечные полости, вместе образующие плашечный затвор, и соединяют с механизмами привода плашек. Глухие плашки применяют для закрытия скважины, в которой нет бурильной колонны или обсадных труб. При отсутствии труб в скважине закрывают глухие плашки. Используя механизм привода плашек, закрывают или открывают плашечный затвор. Процесс закрытия глухих плашек аналогичен процессу закрытия трубных плашек. При этом плашки перемещаются в сторону центрального проходного канала и в своем крайнем закрытом положении контактируют передними поверхностями и перекрывают скважину. Срезные плашки применяют для перекрытия скважины, в которой есть трубы. При этом режущая грань на передней поверхности перерезает трубу и две срезные плашки смыкаются, герметизируя скважину. Так как корпус выполнен цельнометаллическим из легированной коррозионностойкой стали, с шероховатостью поверхностей не более Ra 2,5 микрометров, а кроме того, твердость поверхностей составляет не менее 230 НВ (единиц по Бринеллю), поверхности оснащены упрочняющим наружным слоем S, он обеспечивает легкое скольжение плашки по направляющим плашечного канала корпуса превентора и устойчивость к агрессивному воздействию рабочей среды, низких температур. Корпус плашки обладает антикоррозионными (нет микротрещин, агрессивная рабочая среда не попадает в структура металла) и антифрикционными свойствами (микрорельеф поверхностей). При контакте корпуса с рабочей средой с содержанием CO и HS до 15% по объему и содержанием механических примесей до 25 мг/л в условиях низких температур до минус 45°C при механическом взаимодействии с корпусом превентора обеспечивается наработка более 500 циклов закрытия-открытия плашечного затвора. Поверхности 1, 2, 5, 6 корпуса плашки, контактирующие с направляющими корпуса превентора, менее подвержены износу и выработке, так как более приспособлены для механического контакта в условия агрессивного воздействия рабочей среды в сравнении с известными аналогами.
Таким образом, за счет использования полезной модели - корпус плашки превентора, устойчивого к внешнему разрушающему воздействию рабочей среды, и механических нагрузок от направляющих корпуса превентора повышается долговечность и надежность работы плашечного превентора, улучшаются эксплуатационные качества плашечного превентора, такие как безотказность, межремонтный интервал.
Техническое решение может быть реализовано на современных промышленных предприятиях, из известных материалов, известными средствами. Полезная модель применима по указанному назначению и обеспечивает заявленный технический результат.