Устьевое устройство для защиты фонтанной арматуры от высокого избыточного давления

 

Изобретение относится к горной промышленности. Цель - повышение эксплуатационной надежности устройства и безопасности ведения скважинных работ. На фонтанной арматуре установлен неподвижный фланец (НФ) 22 с центральным осевым каналом. В нем размещен протектор (П) 28, жестко связанный со штоком 23 силового привода, имеющего цилиндр 20 и поршень 27. В НФ 22 установлен узел уплотнения П 28. Шток 23 и П 28 с помощью тройника 26 связаны с насосом высокого давления (НДВ). Между НФ 22 и силовым приводом размещена цилиндрическая опора 21 с продольной прорезью 24, в которой установлен боковой отвод 25 тройника 26. Длина прорези больше, чем величина хода поршня 27 со штоком 23. Тройник 26 имеет возможность возвратно-поступательного перемещения относительно НФ 22. Верхний отвод тройника 26 связан со штоком 23, нижний - с П 28, а боковой 25 - с НВД. Устройство в собранном виде монтируют на фонтанной арматуре. Герметизируют П 28 в НФ 22. Через боковой отвод 25 тройника 26 с помощью НВД в колонну труб закачивают технологический раствор. При этом фонтанная арматура надежно защищена от высокого избыточного давления. 6 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающему оборудованию, в частности к предохранительным устройствам, предназначенным для защиты устьевой фонтанной арматуры скважин при гидроразрыве, кислотной и щелочной обработках пласта от высокого избыточного давления.

Известно устьевое устройство для защиты фонтанной арматуры, включающее установленный на фонтанной арматуре неподвижный фланец с центральным осевым каналом для размещения в нем протектора, установленный на неподвижном фланце силовой привод с цилиндром, поршнем и штоком, который жестко соединен с протектором, узел уплотнения протектора в неподвижном фланце и механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления [1].

В связи с тем, что протектор размещен внутри цилиндра силового привода, усилие, необходимое для посадки его в ствол фонтанной арматуры, также создается давлением, подаваемым в кольцевое пространство между внутренним диаметром цилиндра и наружным диаметром протектора, что приводит к необходимости увеличения диаметра цилиндра и, следовательно, его массы и массы всего устройства, а также уменьшению эксплуатационной эффективности устройства; - в связи с тем, что протектор размещен внутри цилиндра силового привода, а давление в протекторе значительно превышает давление в цилиндре силового привода, нарушение герметичности протектора приведет к разрушению цилиндра, что весьма опасно для обслуживающего персонала; - из-за большой длины выступающей части протектора и расположения соединения, затруднен монтаж шарнирного трубопровода, соединяющего верхнюю часть протектора с насосом высокого давления.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства и безопасности ведения скважинных работ.

Достигается это тем, что устройство снабжено размещенной между неподвижным фланцем и силовым приводом цилиндрической опорой, причем механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления выполнен в виде установленного с возможностью возврат- но-поступательного перемещения тройника, верхний отвод которого жестко связан со штоком, нижний - с протектором, а боковой - с насосом высокого давления, при этом опора выполнена с продольной прорезью для размещения в ней бокового отвода тройника при его возвратно-поступательном перемещении, причем длина продольной прорези опоры больше величины хода поршня со штоком.

На фиг. 1 представлено двухцилиндровое устройство в верхнем положении; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - двухцилиндровое устройство в транспортном (собранном) положении; на фиг.4 - то же, в рабочем положении, на фиг.5 - то же, в разъемном варианте.

Устройство включает два гидравлических цилиндра 1, соединенных между собой в верхней части траверсой 2. Каждый цилиндр установлен соосно на полой опоре 3. Опоры 3 закреплены на неподвижном фланце 4. Сверху и снизу цилиндры 1 закрыты крышками 5, в которых выполнены каналы 6 и 7 для подачи давления в под- и надпоршневые полости. В опорах 3 выполнена прорезь 8. Поршень 9 жестко соединен со штоком 10. Шток 10 силового привода установлен внутри опоры 3 и шарнирно соединен с подвижным фланцем 11, концы которого проходят через прорезь 8 с возможностью возвратно-поступательного движения. В отверстии 12 фланца 11 закреплена головка 13, нижняя часть 14 которой соединена с протектором 15, а верхняя часть через фланец 16 с помощью гибкого шланга или шарнирного трубопровода 17 соединяется с насосом высокого давления. В нижней части 14 головки 13 имеется накидная гайка 18 для закрепления и фиксации протектора после его посадки. Протектор 15 загерметизирован в отверстии 19, выполненном в неподвижном фланце 4.

Предлагаемое изобретение может быть выполнено и с одноцилиндровым исполнительным механизмом, который показан на фиг.4,5,6. Устройство включает цилиндр 20, соосно установленный на опоре 21, которая в данном случае выполнена в виде полого цилиндра. Опора 21 может быть выполнена как заодно с цилиндром 20 исполнительного механизма, как показано на фиг.4 и 5, так и раздельно, как это показано на фиг.1,2 и 6. Опора 21 имеет неподвижный фланец 22, с помощью которого устройство герметично устанавливается на фланце стволовой части фонтанной арматуры. Внутри опоры 21 размещен шток 23 силового привода. В прорези 24, выполненной на поверхности опоры 21 с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения, размещен отвод 25 тройника 26. Длина прорези равна или больше хода поршня 27. В тройнике 26 герметично и жестко закреплен протектор 28. Протектор 28 проходит через фланец 22 и герметизирован упругим кольцом. Крышка 29, поршень 27 с цилиндром 20, а также шток 23 с крышкой 29 герметизированы резиновыми кольцами. Устройство в собранном виде (фиг.1) устанавливают на фланце стволовой части фонтанной арматуры и с помощью шпилек герметично закрепляют с неподвижным фланцем.

Устройство работает следующим образом. После монтажа устройства на устье скважины для посадки протектора 15 в проход фонтанной арматуры через канал 7 над поршнем 9 насосом подается рабочий агент под соответствующим давлением. После посадки и герметизации протектора через фланец 16 с помощью гибкого шланга 17 протектор 15 соединяется с манифольдом агрегата и осуществляется закачка соответствующего раствора или химреагента.

Снятие протектора после завершения технологических операций производится следующим образом. Отворачивается накидная гайка 18, которая фиксирует положение протектора 15, после чего переключается линия подачи давления из верхней полости в нижнюю, а верхняя полость соединяется с линией слива рабочего агента. Постепенно, открывая запорное устройство, установленное на линии слива и подавая давление в подпоршневую полость, можно осуществить подъем протектора 15. После проведения указанных работ устройство демонтируют.

Формула изобретения

УСТЬЕВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ ОТ ВЫСОКОГО ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ, включающее установленный на фонтанной арматуре неподвижный фланец с центральным осевым каналом для размещения в нем протектора, установленный на неподвижном фланце силовой привод с цилиндром, поршнем и штоком, который жестко соединен с протектором, узел уплотнения протектора в неподвижном фланце и механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности устройства и безопасности ведения скважинных работ, оно снабжено размещенной между неподвижным фланцем и силовым приводом цилиндрической опорой, причем механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления выполнен в виде установленного с возможностью возвратно-поступательного перемещения тройника, верхний отвод которого жестко связан со штоком, нижний - с протектором, а боковой - с насосом высокого давления, при этом опора выполнена с продольной прорезью для размещения в ней бокового отвода тройника при его возвратно-поступательном перемещении, причем длина продольной прорези опоры больше величины хода поршня со штоком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6