Противовыбросовый плашечный превентор (варианты)

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин. Противовыбросовый плашечный превентор включает корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным каналом круглого сечения с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы. Имеется полый сменный элемент превентора в виде открытой цилиндрической вставки со сквозными отверстиями в боковой цилиндрической поверхности. Полый сменный элемент установлен в расточке плашечного канала сквозными отверстиями соосно со стволовым каналом. На наружной боковой цилиндрической поверхности сменного элемента вдоль его направляющих с двух сторон от стволового вертикального канала предусмотрены гнезда под уплотнительные элементы. Внутренняя поверхность цилиндрической вставки контактирует с плашками. Во втором варианте выполнение противовыбросного плашечного превентора отличается от первого тем, что канал под плашки имеет прямоугольное сечение с уплотнительными элементами. С двух сторон от плашек предусмотрены крышки и приводы. Противовыбросный плашечный превентор содержит сменный элемент в виде полого открытого седла с уплотнительным элементом. Цилиндрическая часть сменного элемента расположена в предусмотренном в стволовом вертикальном канале гнезде и служит для фиксации сменного элемента. Плоскоовальная часть с отверстием, соосным с цилиндрической частью, расположена в предусмотренной в плашечном канале расточке с внутренней рабочей полостью плоскоовальной формы в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стволового канала, и служит для контакта с плашками. Цилиндрическая часть сменного элемента фиксируется стопорными винтами с коническими окончаниями, контактирующими с коническими заточками, выполненными в гнезде стволового вертикального канала превентора. Вершины конических окончаний и конических заточек располагаются на разных уровнях, что обеспечивает возможность поджатия наружной плоскоовальной части сменного элемента к внутренней плоскости расточки плашечного канала. Уплотнительный элемент расположен в гнезде, выполненном на наружной боковой поверхности цилиндрической части сменного элемента. Техническим результатом является увеличение продолжительности жизненного цикла превентора и осуществление ремонта поврежденных поверхностей превентора, контактирующих с уплотнителями плашек, без демонтажа превентора из устья скважины. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для герметизации устья скважин с целью предупреждения выбросов, и используется в составе комплекса противовыбросового оборудования.

Известен превентор, содержащий 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 (1).

Основной причиной выхода из строя превенторов является повреждение поверхностей превентора, контактирующих с уплотнителями плашек. Это относится как к превенторам с плашечными каналами круглого сечения, так и к превенторам с плашечными каналами прямоугольного сечения.

Задачей предлагаемого технического решения является увеличение продолжительности жизненного цикла превентора и осуществление ремонта поврежденных поверхностей превентора, контактирующих с уплотнителями плашек, без демонтажа превентора из устья скважины.

Указанная задача достигается тем, что в известном противовыбросовом плашечном превенторе, включающий корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным каналом с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы, плашечный канал имеет круглое сечение, превентор дополнительно содержит полый сменный элемент в виде открытой цилиндрической вставки со сквозными отверстиями в боковой цилиндрической поверхности, установленной в расточке плашечного канала сквозными отверстиями соосно стволовому каналу, при этом на наружной боковой цилиндрической поверхности сменного элемента вдоль его направляющих с двух сторон от стволового вертикального канала предусмотрены гнезда под уплотнительные элементы, а внутренняя поверхность цилиндрической вставки контактирует с плашками.

Кроме того, в противовыбросовом плашечном превенторе уплотнительные элементы цилиндрической вставки могут быть выполнены в виде сменных колец, при этом положение точек, лежащих на средней линии дна гнезда под уплотнительный элемент, определено зависимостью ϕ = arcsinR/r•cosα, где r - радиус дна гнезда; R - радиус гнезда по средней линии в проекции на плоскость, проходящую через оси X, Y, перпендикулярно оси Z; α и ϕ - текущее значение угла радиуса-вектора, соединяющего центр осей координат (точку О) с точкой А, лежащей на средней линии дна гнезда под уплотнительный элемент, и определяющее ее положение в проекциях на плоскости XY и YZ соответственно, а средний диаметр уплотнительного элемента выбирается из соотношения где a = 0,01745 • (r + d/2) • arcsin R/r, d - диаметр сечения уплотнительного кольца; k = f(P_p) - коэффициент, характеризующий степень деформации уплотнительного кольца (Р_р - рабочее давление превентора).

Во втором варианте выполнения в известном противовыбросовом плашечном превенторе, включающем корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным каналом с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы, плашечный канал имеет прямоугольное сечение, превентор дополнительно содержит сменный элемент в виде полого открытого седла с уплотнительным элементом, цилиндрическая часть сменного элемента расположена в предусмотренном в стволовом вертикальном канале гнезде и служит для фиксации сменного элемента, а его плоскоовальная часть с отверстием, соосным цилиндрической части, расположена в предусмотренной в плашечном канале расточке с внутренней рабочей полостью плоскоовальной формы в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стволового вертикального канала, и служит для контакта с плашками, при этом цилиндрическая часть сменного элемента зафиксирована стопорными винтами с коническими окончаниями, контактирующими с коническими заточками, выполненными в гнезде стволового вертикального канала превентора, причем вершины конических окончаний и конических заточек расположены на разных уровнях для обеспечения возможности поджатия наружной плоскоовальной части сменного элемента к внутренней плоскости расточки плашечного канала, а уплотнительный элемент расположен в гнезде, выполненном на наружной боковой поверхности цилиндрической части сменного элемента.

На фиг. 1 показан превентор с плашечным каналом круглого сечения, на фиг. 2 - превентор с плашечным каналом прямоугольного сечения; на фиг.3 - узел крепления сменного элемента в превенторе с плашечным каналом прямоугольного сечения; на фиг.4 - выполнение гнезда под уплотнение сменного элемента по осям XZ для превентора с плашечным каналом круглого сечения; на фиг. 5 - выполнение гнезда под уплотнение сменного элемента по осям YZ для превентора с плашечным каналом круглого сечения; на фиг.6 - разрез Б-Б фиг. 4; на фиг.7 - уплотнительный элемент сменного элемента; на фиг.8 - сменный элемент для превентора с каналами прямоугольного сечения (R_с - радиус плоскоовальной части сменного элемента; D_с - диаметр цилиндрической части сменного элемента, е - эксцентриситет).

Противовыбросовый плашечный превентор состоит из корпуса 1, крышек 2, приводов 3, стволового вертикального канала 4, канала 5 круглого сечения под плашки 6 (на фиг.1 показаны в закрытом положении) с уплотнительными элементами 7 и полого сменного элемента, выполненного в виде полой открытой цилиндрической вставки (гильзы), со сквозными отверстиями в боковой цилиндрической поверхности, расположенной в расточке плашечного канала 5 с двух сторон от стволового канала 4. При монтаже сквозного отверстия сменного элемента устанавливается соосно стволовому каналу.

Расточка в плашечном канале выполнена таким образом, что внутренняя (рабочая) поверхность сменного элемента является продолжением плашечного канала.

На наружной боковой цилиндрической поверхности сменного элемента 8 вдоль его направляющих с двух сторон от стволового канала 4 предусмотрены гнезда 9 под уплотнительные элементы 10, которые могут быть выполнены в виде колец. Стопорные шрифты 19 фиксируют сменный элемент в осевом направлении и страхуют его от проворачивания.

Гнезда 9 в сменном элементе под уплотнительные элементы 10 в противовыбросовом плашечном превенторе с плашечным каналом круглого сечения выполняются таким образом, чтобы положение точек А, лежащих на средней линии 11 его дна 12, определялись зависимостью ϕ = arcsinR/r•cosα,
где r - радиус дна гнезда;
R - радиус гнезда по средней линии в проекции на плоскость, проходящую через оси X, Y, перпендикулярно оси Z;
α и ϕ - текущее значение угла радиуса-вектора, соединяющего центр осей координат (точку О) с точкой А и определяющее ее положение в проекциях на плоскости XY и YZ соответственно.

Уплотнительный элемент 10 изготовлен из резины или полимерного материала, средний диаметр которого определяется из соотношения
D_у=k[1,5(a + R) - a R],
где а - диаметр сечения уплотнительного элемента;
k = f(Р_р) - коэффициент, характеризующий степень деформации уплотнительного элемента (Р_р - рабочее давление превентора).

Второй вариант выполнения противовыбросового плашечного превентора включает корпус 1, крышки 2, приводы 3, стволовой вертикальный канал 4, канал 13 прямоугольного сечения под плашки 14 (на фиг.2 показаны в закрытом положении) с уплотнительными элементами 15 и сменный элемент превентора, выполненный в виде полого открытого седла (например, тройника), цилиндрическая часть 16 которого служит для фиксации сменного элемента в стволовом вертикальном канале 4, а перпендикулярная ей плоскоовальная часть 17 с отверстием, соосным цилиндрической 16, смонтирована в предусмотренной в канале 13 расточке (гнезде) для контакта с плашками 14 вдоль ее внутренней поверхности.

Цилиндрическая часть 16 сменного элемента соосна со стволовым каналом и фиксируется от проворачивания и осевого смещения равномерно расположенными в цилиндрической части сменного элемента стопорными винтами 18 с коническими окончаниями с возможностью контактирования с коническими заточками 21, выполненными в гнезде стволового канала 4 превентора, при этом вершины конических окончаний и конических заточек располагаются на разных уровнях, что обеспечивает возможность поджатия наружной прямоугольной части сменного элемента к поверхности расточки плашечного канала 13.

Расточки в плашечном канале 13 и стволовом канале 4 выполнены таким образом, что внутренние поверхности сменного элемента являются продолжением плашечного канала и стволового соответственно.

Большая ось 24 внутренней рабочей части 22 сменного элемента, контактирующая с плашками, ориентирована вдоль плашечного канала 13 (фиг.2) и соосна с ним.

На наружной боковой поверхности цилиндрической части сменного седла вдоль ее направляющей предусмотрено гнездо 25 под уплотнительный элемент 26.

Способ изготовления гнезда 9 в сменном элементе 8 заключается в том, что по расчетным координатам X, Y, Z точек средней линии дна канавки и поворотной координате составляется программа для обработки гильзы на станке ЧПУ.

Замена сменного элемента в противовыбросом плашечном превенторе с круглым плашечным каналом осуществляется следующим образом: отстыковывают крышки, удаляют стопорные штифты 19, извлекают из расточки плашечного канала сменный элемент, на его место устанавливают новый сменный элемент, фиксируют его штифтами и монтируют крышки.

Замена сменного элемента в противовыбросовом плашечном превенторе с прямоугольным плашечным каналом осуществляют следующим образом: предварительно отвертывают стопорные винты 18 (фиг. 3), удерживающие сменный элемент, удаляют его через плашечный канал 13 (фиг. 2), а затем устанавливают новый сменный элемент и фиксируют его стопорными винтами 18 (фиг. 3).

Реализация заявляемого технического решения позволит рабочим (внутренним) поверхностям сменных элементов придать необходимые (в отличие от всего корпуса) свойства, требующиеся в эксплуатации: износо- и коррозионностойкость, устойчивость к задирам, прочность, низкий коэффициент трения и т. д. Это в свою очередь обеспечит экономию дорогостоящих высоколегированных сталей, которые были бы необходимы для изготовления всего корпуса, а при использовании заявляемого предложения только для изготовления сменных элементов.

Источник информации
1. Патент РФ 2111336, МКИ 6 Е 21 В 33/06, опубл. 20.05.98 г.

Формула изобретения

1. Противовыбросовый плашечный превентор, включающий корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным каналом с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы, отличающийся тем, что плашечный канал имеет круглое сечение, превентор дополнительно содержит полый сменный элемент в виде открытой цилиндрической вставки со сквозными отверстиями в боковой цилиндрической поверхности, установленной в расточке плашечного канала сквозными отверстиями соосно со стволовым вертикальным каналом, при этом на наружной боковой цилиндрической поверхности сменного элемента вдоль его направляющих с двух сторон от стволового вертикального канала предусмотрены гнезда под уплотнительные элементы, а внутренняя поверхность цилиндрической вставки контактирует с плашками.

2. Противовыбросовый плашечный превентор по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные элементы цилиндрической вставки выполнены в виде сменных колец, при этом положение точек, лежащих на средней линии дна гнезда под уплотнительный элемент, определено зависимостью:
ϕ = arcsinR/r•cosα,
где r - радиус дна гнезда;
R - радиус гнезда по средней линии в проекции на плоскость, проходящую через оси X, Y. перпендикулярно оси Z;
α и ϕ - текущее значение угла радиуса-вектора, соединяющего центр осей координат (точку О) с точкой А, лежащей на средней линии дна гнезда под уплотнительный элемент, и определяющее ее положение в проекциях на плоскости XY и YZ соответственно,
а средний диаметр уплотнительного элемента выбран из соотношения

где a = 0,01745•(r+d/2)arcsin R/r;
d - диаметр сечения уплотнительного элемента;
k = f(P_p) - коэффициент, характеризующий степень деформации уплотнительного элемента (Р_p - рабочее давление превентора).

3. Противовыбросовый плашечный превентор, включающий корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным какалом с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы, отличающийся тем, что плашечный канал имеет прямоугольное сечение, превентор дополнительно содержит сменный элемент в виде полого открытого седла с уплотнительным элементом, цилиндрическая часть сменного элемента расположена в предусмотренном в стволовом вертикальном канале гнезде и служит для фиксации сменного элемента, а его плоскоовальная часть с отверстием, соосным c цилиндрической частью, расположена в предусмотренной в плашечном канале расточке с внутренней рабочей полостью плоскоовальной формы в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стволового вертикального канала, и служит для контакта с плашками, при этом цилиндрическая часть сменного элемента зафиксирована стопорными винтами с коническими окончаниями, контактирующими с коническими заточками, выполненными в гнезде стволового вертикального канала превентора, причем вершины конических окончаний и конических заточек расположены на разных уровнях для обеспечения возможности поджатия наружной плоскоовальной части сменного элемента к внутренней плоскости расточки плашечного канала, а уплотнительный элемент расположен в гнезде, выполненном на наружной боковой поверхности цилиндрической части сменного элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

NF4A Восстановление действия патента Российской Федерации на изобретение

Извещение опубликовано: 27.06.2005        БИ: 18/2005

---