Универсальное устройство для отворота или заворота устьевой арматуры
UNIVERSAL DEVICE FOR TURNING-OFF OR TURNING-UP OF WELLHEAD ACCESSORIES

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устьевому оборудованию скважин, обеспечивающему герметичное соединение устройства и устьевой арматуры разного типоразмера, нестандартного (заниженного) расположения устьевой арматуры, в частности при возникновении излива скважинной продукции.
Известно устройство для заворота и отворота колонной головки, включающее устанавливаемое на фланце колонной головки основание с отверстиями для крепежных элементов, гнездо, закрепленное к основанию, элемент для передачи крутящего момента основанию и привод для вращения основания (патент RU № 2695907, МПК Е21В 19/00). Гнездо выполнено из двух одинаковых равнополочных уголков, соединенных друг к другу продольными кромками с помощью сварки. Основание состоит из четырех одинаковых полос, имеющих на одних концах цилиндрическое отверстие для крепежных элементов, а на других концах V-образный вырез, наклонные кромки которого расположены симметрично относительно продольной оси симметрии полосы и под прямым углом друг к другу. В V-образный вырез полосы входит острая часть гнезда, наклонные кромки этого выреза приварены к боковым стенкам гнезда. Полосы основания соединяются с фланцем колонной головки с помощью гаек и болтов/шпилек, пропущенных через отверстия основания и фланца. Во внутреннюю полость гнезда, образованную двумя уголками, с возможностью осевого перемещения установлена нижняя часть элемента для передачи крутящего момента основанию. Указанный элемент выполнен из отрезка цилиндрической трубы, нижнюю часть которого обхватывают своими полками четыре одинаковых равнополочных уголка, удаленных друг от друга на прямой угол относительно оси отрезка трубы. Продольные кромки этих уголков приварены сваркой к наружной боковой стенке отрезка трубы, а сверху на отрезок трубы надет плоский фланец, который закреплен сваркой к верхним торцам четырех уголков, обхватывающих отрезок трубы. На верхнем конце отрезка трубы выполнена наружная коническая резьба, куда завернута соответствующей резьбой муфта для соединения устройства к элеватору. Приводом для вращения основания служит подвесной гидравлический ключ.
Известно устройство для заворота и отворота колонной головки, включающее устанавливаемое на фланце колонной головки основание в форме диска с центральным отверстием и концентрично расположенными отверстиями, гнездо, закрепленное к основанию, элемент для передачи крутящего момента основанию и привод для вращения основания (патент RU № 2678743, МПК Е21В 19/00). Концентрично расположенные отверстия основания выполнены в количестве четырех и с цилиндрической стенкой. Основание соединяется с фланцем колонной головки с помощью гаек и болтов или шпилек, пропущенных через концентрично расположенные отверстия основания и отверстия фланца. Гнездо выполнено в форме цилиндра с соосно расположенной квадратного сечения выборкой. Цилиндр гнезда установлен в центральное отверстие основания и закреплен к основанию сваркой. В квадратную выборку цилиндра с возможностью осевого перемещения установлен элемент для передачи крутящего момента основанию, выполненный в виде отрезка квадратной трубы, на верхний торец которого приварено цилиндрическое кольцо, внутренний диаметр которого выбран больше диагонали внутреннего квадрата поперечного сечения отрезка квадратной трубы. Наружный диаметр этого кольца выбран больше ширины наружной стенки отрезка квадратной трубы. На верхнюю стенку цилиндрического кольца установлен соосно отрезку квадратной трубы и закреплен сваркой отрезок цилиндрической трубы. Он имеет на верхнем конце наружную коническую резьбу, куда завернута соответствующей резьбой муфта для соединения устройства к элеватору. Приводом для вращения основания служит подвесной гидравлический ключ, применяемый для свинчивания и развинчивания бурильных и насосно-компрессорных труб. В предложенном устройстве упрощается конструкция за счет снижения количества деталей и применения подвесного гидравлического ключа.
Известно устройство для заворота и отворота колонной головки, включающее основание с концентрично расположенными четырьмя отверстиями и с цилиндрической стенкой (патент RU № 2674591, МПК В25В 27/14). Основание соединено с фланцем колонной головки с помощью болтов или шпилек с гайками. В центральном отверстии основания соосно и неподвижно установлена втулка, концы которой выступают по обе стороны основания. На нижнем конце боковой стенки втулки выполнена коническая стенка, расширяющаяся кверху. К верхнему торцу втулки соосно приварен отрезок трубы, имеющий на верхнем конце наружную коническую резьбу, на которую навернута муфта с соответствующей резьбой для присоединения устройства к элеватору. Приводом для вращения основания является подвесной гидравлический ключ для свинчивания и развинчивания бурильных и насосно-компрессорных труб. Технический результат заключается в упрощении конструкции устройства.
Известные устройства не позволяют производить отворот и заворот устьевой арматуры с обеспечением герметичного соединения устройства и устьевой арматуры, что необходимо для закрытия устья при возникновении излива скважинной продукции, а также предусматривают отворот и заворот крестовины устьевой арматуры только одного габарита. На практике чаще всего применяются три габарита устьевой арматуры: крупногабаритная (применяются на скважинах сверхвязкой нефти (СВН)), стандартная и малогабаритная (устанавливается на скважинах малого диаметра, эксплуатационная колонна диаметром 114 мм и менее). Отличительной особенностью данных устьевых арматур помимо размера и рабочих характеристик является различное расположение оси отверстий под шпильки для соединения фланца устьевой арматуры с крестовиной. А также устройства сложны при использовании т.к. конструкция является сборной требуются различные дополнительные приспособления для выполнения отворота и заворота устьевой арматуры.
Наиболее близким по технической сущности является устройство для демонтажа устьевой крестовины, содержащее патрубок, монтажный фланец с периферийными отверстиями под крепежные болты и боковые рукоятки (патент RU № 122429, МПК Е21В 33/03). Монтажный фланец выполнен в виде пластины и имеет квадратное осевое отверстие и боковые рукоятки, жестко связанные с пластиной, а на нижний конец универсального патрубка наварен наконечник в виде параллелепипеда, имеющего в основании квадрат, совпадающий с квадратом осевого отверстия монтажной пластины.
Недостатками известного устройства являются:
- во-первых, низкая эффективность выполнения отворота и заворота устьевой арматуры с обеспечением герметичного соединения устройства и устьевой арматуры при закрытии устья в процессе возникновения излива скважинной продукции;
- во-вторых, не универсальность устройства, т.к. устройство обеспечивает отворот или заворот крестовины устьевой арматуры только одного габарита;
- в-третьих, сложность отворота или заворота устьевой арматуры т.к. конструкция является сборной требуются различные дополнительные приспособления при транспортировке, сборке и выполнении работ на скважине;
- в-четвертых, низкая прочность и надежность, т.к. устройство выполнено из составных частей, с резьбовым соединением, не обеспечивающим достаточного по величине крутящего момента, необходимого для «страгивания» устьевой крестовины внутри муфтового резьбового соединения за счет возникающего окружного усилия.
Технической задачей предложения является повышение эффективности выполнения отворота и заворота устьевой арматуры за счет создания устройства, обеспечивающего достаточного по величине крутящего момента, обеспечивающего «страгивание» устьевой крестовины внутри муфтового резьбового соединения за счет возникающего окружного усилия, за счет универсальности устройства, обеспечения прочности, надежности и герметичности соединения устройства и устьевой арматуры при закрытии устья, упрощения конструкции и ее компактности.
Техническая задача решается универсальным устройством для отворота или заворота устьевой арматуры, содержащим патрубок, монтажный фланец с периферийными отверстиями под крепежные болты и боковые рукоятки.
Новым является то, что патрубок в нижней части жестко соединен с монтажным фланцем, верхняя часть патрубка снабжена головкой с наружной резьбой, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка шестигранного сечения с возможностью монтажа удлинителя, боковые рукоятки выполнены в виде монтажных петель, которые жестко соединены с патрубком, а в нижней части патрубок оснащен радиальным расширением до монтажного фланца, сверху расширения выполнена технологическая выборка, на которой зафиксировано кольцо, в котором расположены равномерно по окружности радиальные отверстия для крепежных болтов, причем периферийные отверстия монтажного фланца выполнены овальной формы, а нижняя часть монтажного фланца снабжена уплотнительной манжетой.
Также новым является то, что удлинитель универсального устройства содержит патрубок, причем верхняя часть патрубка снабжена головкой с наружной резьбой, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка шестигранного сечения, а нижняя часть снаружи выполнена шестигранным сечением.
На фиг. 1 показан общий вид универсального устройства для отворота или заворота устьевой арматуры.
На фиг. 2 показан вид А.
На фиг. 3 показан вид В.
На фиг. 4 показан удлинитель.
Универсальное устройство для отворота или заворота устьевой арматуры (фиг. 1) содержит патрубок 1, монтажный фланец 2 с периферийными отверстиями 3 (фиг. 3) под крепежные болты 4 (фиг. 1) и боковые рукоятки 5. Патрубок 1 в нижней части жестко соединен с монтажным фланцем, верхняя часть патрубка снабжена головкой 6 с наружной резьбой 7, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка 8 (фиг. 2, 4) шестигранного сечения с возможностью монтажа удлинителя 9 (фиг. 1). Резьба на головке устройства предназначена для монтажа запорного устройства (вентиля, задвижки) что необходимо при возникновении нефтегазоводопроявления (излива). Расточка шестигранного сечения обеспечивает прочность соединения, в отличии от резьбовых, быстроту монтажа и сохранение передачи вращающей силы от привода гидравлического ключа, применяемого при текущем ремонте скважин, без потери мощности при операциях отворота или заворота устьевой арматуры. Боковые рукоятки 5 (фиг. 1) выполнены в виде монтажных петель, которые жестко соединены с патрубком, например сваркой. Монтажные петли 5 позволяют производить разгрузку и погрузку устройства, а также возможность монтажа на устьевую арматуру без применения трубного элеватора, а также учитывая небольшой вес, производить монтаж вручную (петли применять в качестве рукояток). В нижней части патрубок оснащен радиальным расширением 10 до монтажного фланца 2 и жестко соединенного с патрубком и манжетным фланцем, сверху расширения выполнена технологическая выборка, на которой жестко зафиксировано технологическое кольцо 11 в котором расположены равномерно по окружности радиальные отверстия 12 (фиг. 2) диаметром, обеспечивающим размещение соответствующих монтажных крепежных болтов 4 (фиг. 1). Такое размещение монтажных болтов обеспечивает сохранность крепежных болтов при транспортировке устройства, повышает производительность процесса отворота или заворота устьевой арматуры. Периферийные отверстия 3 (фиг. 3) монтажного фланца 2 (фиг. 1) выполнены овальной формы, что позволяет монтировать устройство на различные типоразмеры устьевых арматур. Нижняя часть монтажного фланца снабжена впрессованной уплотнительной манжетой 13. Манжета выполнена шириной 40 мм, обеспечивающей герметичность соединения устройства с устьевыми арматурами разной модификации. Герметичность достигается за счет затекания уплотнительной манжеты в существующую канавку (под уплотнительное кольцо) устьевой арматуры при скреплении устройства к устьевой арматуре шпильками. Применяют уплотнительную манжету, выпускаемую в соответствии с ТУ 38.1051021-76.Удлинитель 9 универсального устройства содержит патрубок 1 (фиг. 4), причем верхняя часть патрубка снабжена головкой 6 с наружной резьбой 7, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка 8 шестигранного сечения, а нижняя часть снаружи выполнена шестигранным сечением 14. Удлинители обеспечивают подгонку необходимой длины (высоты) устройства при проведении работ, в случае нестандартного (заниженного) расположения устьевой арматуры.
Цельнометаллическое исполнение универсального устройства для отворота или заворота устьевой арматуры, отсутствие резьбовых соединений обеспечивает высокую прочность и надежность при эксплуатации. Устройство обладает высокой эффективностью выполнения отворота или заворота устьевой арматуры за счет создания создания достаточного по величине крутящего момента, обеспечивающего «страгивание» устьевой крестовины внутри муфтового резьбового соединения за счет возникающего окружного усилия, за счет универсальности устройства, обеспечения прочности, надежности и герметичности соединения устройства и устьевой арматуры при закрытии устья, упрощения конструкции и ее компактности.
Универсальное устройство работает следующим образом.
Универсальное устройство содержит патрубок 1 и монтажный фланец 2, выполненное цельнометаллическим. Верхняя часть патрубка снабжена головкой 6 с наружной резьбой 7, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка 8 шестигранного сечения с возможностью монтажа удлинителя 9. При недостаточной длине устройства возможна установка удлинителей в случае нестандартного (заниженного) расположения устьевой арматуры (в комплекте предусмотрено три удлинителя длиной по 0,5 м). Удлинитель универсального устройства содержит патрубок 1, причем верхняя часть патрубка снабжена головкой 6 с наружной резьбой 7, а с внутренней стороны головки патрубка выполнена расточка 8 шестигранного сечения, а нижняя часть удлинителя снаружи выполнена шестигранным сечением 14. После демонтажа планшайбы (верхнего фланца устьевой арматуры) универсальное устройство зацепляют тросом за монтажные петли 5 (возможна установка вручную за петли-рукоятки), далее устройство устанавливают на фланец крестовины устьевой арматуры таким образом, чтобы периферийные отверстия на монтажном фланце 2 устройства для болтов (шпилек), выполненные овальной формы 3, совпали с отверстиями на фланце устьевой крестовины. Нижняя часть монтажного фланца снабжена уплотнительной манжетой 13.
Далее производят опускание устройства и скрепление с крестовиной устьевой арматуры шпильками (крепежными болтами) 4. Крепежные болты размещены в радиальных отверстиях 12, расположенных равномерно по окружности на технологическом кольце 11, расположенном в нижней части патрубка, сверху радиального расширения 10, выполненного до монтажного фланца 2. Отворот и заворот можно производить гидравлическим ключом (на фиг. не показан), захват которого устанавливают на корпус устройства, а также вручную путем монтажа трубного ключа с усилителем. После окончания работ демонтируют устройство в обратной последовательности.
Предложение повышает эффективность выполнения отворота и заворота устьевой арматуры за счет создания устройства, обеспечивающего достаточного по величине крутящего момента, обеспечивающего «страгивание» устьевой крестовины внутри муфтового резьбового соединения за счет возникающего окружного усилия, за счет универсальности устройства, обеспечения прочности, надежности и герметичности соединения устройства и устьевой арматуры при закрытии устья. Устройство универсально в применении, просто в изготовлении, является компактным при транспортировке и использовании, при этом повышается удобство выполнения ремонтных работ, их качества и сокращения времени выполнения.