Превентор

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, используется для герметизации устья скважин. Превентор содержит корпус, в котором установлены плашки с уплотнениями и привод. Плашки в сечении выполнены цилиндрической формы, ограниченной эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней и нижней полуокружностями. Опорная часть каждой плашки снабжена шпонкой с уклоном. В цилиндрическом корпусе по всей длине выполнен шпоночный паз с уклоном, взаимодействующий со шпонкой плашки. Расстояние между центрами верхней и нижней полуокружностей определяется соотношением: S = (d+2L)ctgα/2 где d - диаметр углубления труб, мм, L - толщина стенки корпуса превентора, мм, α - угол, образованный линиями, проходящими через центр одной из полуокружностей плашки до точек сопряжения этих полуокружностей, град. Использование изобретения повышает надежность герметизации уплотняемых труб. 6 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья при выбросе или нефтегазопроявлении в процессе бурения и ремонта скважины.

Известен превентор. содержащий корпус, крышки, плашки с уплотнениями [1] .

Недостатком этого превентора является недостаточная надежность герметизации уплотняемых труб при закрытии плашек. При частом открытии - закрытии плашек возможно разрушение уплотнения, так как они постоянно находятся в контакте с корпусом превентора.

Известен превентор, содержащий корпус, установленные в нем плашки с уплотнениями, направляющие, взаимодействующие с опорной частью плашек, привод. Каждая плашка в превенторе выполнена в верхней передней части с выступом, а опорная часть каждой плашки и направляющих выполнена в виде по крайней мере двух горизонтальных поверхностей, соединенных между собой уклоном и смещенных по высоте на высоту выступа верхней части плашки [2].

Недостатком этого превентора является низкая надежность герметизации уплотняемых труб при закрытии плашек. В момент перемещения плашки с горизонтальной поверхности направляющей на выступ возможно заклинивание плашки.

Задача, стоящая при создании превентора, состоит в разработке надежной конструкции, обеспечивающей надежность герметизации уплотняемых труб и безотказность работы в процессе бурения и ремонта скважин.

Достигаемый технический результат, который получается в результате создания изобретения, состоит в использовании эксцентрично выполненной формы плашек для надежной герметизации уплотняемых труб.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в известном превенторе, содержащим корпус, установленные в нем плашки с уплотнениями и привод, в отличие от прототипа плашки в сечении выполнены цилиндрической формы, ограниченной эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней и нижней полуокружностями, опорная часть каждой плашки снабжена шпонкой с уклоном, в цилиндрическом корпусе по всей длине выполнен шпоночный паз с уклоном, взаимодействующий со шпонкой плашки, причем расстояние между центрами верхней и нижней полуокружностей определяется соотношением , где d - диаметр уплотняемых труб, мм; l - толщина стенки корпуса превентора, мм; α - угол, образованный линиями, проходящими через центр одной из полуокружностей плашки до точек сопряжения этих полуокружностей, град.

Причем толщина стенки корпуса превентора l и угол α могут быть определены по известным из уровня техники математическим зависимостям , где P_пл - текущее пластовое давление, МПа; D - внутренний диаметр превентора, мм;
n_т - запас прочности по текучести;
C_т - предел текучести материала стенки корпуса превентора, МПа;
ϕ - коэффициент ослабления сварной конструкции
,
где
h - высота шпонки, мм;
d - диаметр уплотняемых труб, мм;
l - толщина стенки корпуса превентора, мм.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию "новизна".

Технический результат, полученный при использовании изобретения позволяет достичь давно существующую производственную потребность в создании надежной конструкции превентора. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критериям "изобретательский уровень".

На фиг. 1 показан превентор, общий вид; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1, в закрытом положении; на фиг. 3 - то же, в промежуточном положении; на фиг. 4 - то же, в открытом положении; на фиг. 5. - разрез A-A на фиг. 2; на фиг. 6. - разрез A-A на фиг. 4.

В качестве примера конкретного выполнения заявляемого устройства рассмотрим превентор, который проходит опытно-промышленное испытание на скважине N 625 Уренгойского месторождения.

Текущее пластовое давление - 35,0 МПа. Корпус превентора выполнен из стали 40 Х. По формуле (2) определена толщина стенки корпуса превентора, равная 30 мм. Диаметр уплотняемых труб - 102 мм.

Толщина боковых выступов плашек принимается равной толщине стенок корпуса превентора l (фиг. 5.). Угол, образованный линиями, проходящими через центр сечения одной полуокружности цилиндрической плашки до точек сопряжения полуокружностей, может быть определен по формуле (3). В нашем случае он равен 173^o. Высота шпонки - 8 мм.

Расстояние между центрами верхней и нижней полуокружностей определяется для конкретных значений по расчетной формуле (1), приведенной в формуле изобретения, и равно 5 мм.

Превентор (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1 с крышками 2, установленные в нем две цилиндрические плашки 3 и привод 4.

Корпус плашки 3 выполнен в виде цилиндра с эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней и нижней поверхностями. Сечение плашки представляет собой элипсовидную фигуру, ограниченную эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней 5 и нижней 6 полуокружностями.

Передняя часть плашки 3 выполнена ответно уплотняемой трубе 7 и снабжена уплотнением (вкладышем) 8.

В верхней части плашки 3 установлено уплотнение (уплотнитель) 9.

Опорная часть каждой плашки 3 снабжена шпонкой 10, нижняя часть которой выполнена с уклоном 11. Угол уклона находится в пределах 2 - 5^o в зависимости от типоразмера превентора.

Верхняя часть одной из плашек 3 и опорная часть другой снабжены центраторами 12.

В цилиндрическом корпусе 1 по всей длине выполнен шпоночный паз 13 с уклоном 14, направленным от уплотняемых труб 7 (от центра превентора) к приводу 4 превентора. Угол уклона 14 шпоночного паза 13 аналогичен углу уклона 11 шпонки 10 и зависит от типоразмера превентора.

В задней части цилиндрической плашки 3 выполнен паз 15 типа "ласточкина хвоста", в который вводится гайка 16, связанная с ходовым винтом 17 привода 4. Причем между плашкой 3 и гайкой 16 оставлен зазор 18 размером 1-3 мм в зависимости от типоразмера превентора.

Превентор работает следующим образом.

При появлении давления в скважине необходимо закрыть превентор. Прикладывая усилие к ходовому винту 17, перемещают его гайку 16 к центру превентора. При этом плашка 3 под их воздействием также перемещается к центру превентора (в горизонтальном направлении) по нижней части внутренней полости корпуса превентора. Одновременно за счет шпонки 10, которая движется по шпоночному пазу 13, выполненному с уклоном 14, плашка 3 смещается в вертикальном направлении. Уплотнение (уплотнитель) 9 входит в контакт с верхней частью внутренней полости корпуса 1 превентора и герметизирует его. При движении плашки 3 к центру превентора центратор 12 центрирует ее относительно уплотняемых труб 7. При сближении плашки 3 к уплотняемым трубам 7 на расстоянии 1-3 мм над и под плашкой 3 создается перепад давления, под воздействием которого плашка 3 резко присасывается к уплотняемой трубе 7. Возможность резкого скачка плашки 3 к уплотняемой трубе 7 дает предусмотренный конструкцией превентора зазор 18 между плашкой 3 и гайкой 16. Превентор закрыт.

Благодаря конструктивному выполнению плашек и корпуса, повышается надежность герметизации уплотняемых труб, снижаются усилия закрытия и открытия превентора, уменьшается время монтажа и демонтажа превентора, его технического обслуживания.

Формула изобретения

Превентор, содержащий корпус, установленные в нем плашки с уплотнениями и привод, отличающийся тем, что плашки в сечении выполнены цилиндрической формы, ограниченной эксцентрично расположенными относительно друг друга верхней и нижней полуокружностями, опорная часть каждой плашки снабжена шпонкой с уклоном, в цилиндрическом корпусе по всей длине выполнен шпоночный паз с уклоном, взаимодействующий со шпонкой плашки, причем расстояние между центрами верхней и нижней полуокружностей определяется соотношением

где d - диаметр уплотняемых труб, мм;
L - толщина стенки корпуса превентора, мм;
α - угол, образованный линиями, проходящими через центр одной из полуокружностей плашки до точек сопряжения этих полуокружностей, град.

РИСУНКИ

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