Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры под давлением

 

Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры под давлением относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для смены задвижек фонтанных арматур под давлением. Устройство состоит из корпуса, жестко связанного с ним кронштейна, силового кронштейна, опорного кронштейна с катками, закрепленного на ходовой гайке. Внутри ходового винта имеется стержень. К полому штоку прикреплен пакер. На резьбовых частях силовых штанг установлены гайки для перемещения кронштейна. Узел компенсации выталкивающих сил скважинной среды состоит из полого штока в качестве гидроцилиндра, загерметизированного сверху пробкой, установленной внутри верхней части центрирующей втулки. Снизу герметизатором служит полый цилиндрический хвостовик ходового винта. Центрирующая втулка расположена в центральной части силового кронштейна для передачи вращательного движения от штурвала к ходовому винту. Катки имеют возможность отсоединения от опорного кронштейна. Полый шток имеет возможность соединения с опорным кронштейном через накидную гайку. Технический результат - повышается надежность работы, герметичность устройства, снижается трудоемкость, обеспечивается контроль за величиной перемещения пакера, повышается технологичность. 3 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для смены задвижек фонтанных арматур под давлением.

Известно устройство для смены задвижек фонтанной арматуры под давлением, состоящее из корпуса, опорной плиты, ходового винта, полого штока, пакера, стержня, разъемных штанг, узла компенсации выталкивающих сил скважинной среды, выполненного в виде гидроцилиндра, роль поршня в котором выполняет полый шток с пакером, запрессованной в шток гайки, жестко скрепленного с корпусом кронштейна, гаек, установленных на резьбовых частях разъемных штанг (патент РФ № 2149979, МПК Е 21 В 33/03). Недостатком данного устройства является низкая надежность из-за сложности обеспечения герметичности гидроцилиндра, полого штока и центрального стержня большой протяженности, ограничение величины перемещения сменяемого блока задвижек расстоянием между корпусом и гидроцилиндром, невозможность контроля величины рабочего хода пакера.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности, герметичности устройства, обеспечение контроля величины рабочего хода пакера, повышение технологичности, снижение трудоемкости.

Данная техническая задача решается за счет устройства для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины под давлением, состоящего из корпуса, жестко связанного с ним кронштейна, полого штока с прикрепленным к нему пакером, стержня внутри ходового винта, центрирующей втулки в центральной части силового кронштейна для передачи вращательного движения от штурвала к ходовому винту, гаек, установленных на резьбовых частях силовых штанг для перемещения кронштейна, узла компенсации выталкивающих сил скважинной среды в виде гидроцилиндра, ходовой гайки, снабженное опорным кронштейном с катками, закрепленными на ходовой гайке. Гидроцилиндром в узле компенсации выталкивающих сил скважинной среды является полый шток, загерметизированный сверху пробкой, установленной внутри верхней части центрирующей втулки, а сизу герметизатором служит полый цилиндрический хвостовик ходового винта. При этом катки имеют возможность отсоединения от опорного кронштейна, а полый шток имеет возможность соединения с опорным кронштейном через накидную гайку.

На фиг.1 изображено устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины под давлением (устройство); на фиг.2 и 3 - то же укрупненно левая (верхняя) и правая (нижняя) части соответственно.

Устройство состоит из корпуса 1, жестко связанного с ним кронштейна 2, силового кронштейна 3, ходовых винта 4 и гайки 5, жестко связанного с последней опорного кронштейна 6 с катками 7, взаимодействующими с силовыми штангами 8. Силовые штанги 8 разъемные. В центральной части силового кронштейна 3 установлена центрирующая втулка 9, внутри которой в верхней части установлена пробка 10. Полый шток 11, являющийся гидроцилиндром, загерметизирован сверху пробкой 10, а снизу полым цилиндрическим хвостовиком 12 ходового винта 4, уплотненного относительно полого штока 11. Центрирующая втулка 9 передает вращательное движение от штурвала 13 с рукоятками к ходовому винту 4. По ходовому винту перемещается ходовая гайка 5. Полый шток 11 посредством накидной гайки 13 может быть присоединен к опорному кронштейну 6 через переходную втулку 14, жестко соединенную с опорным кронштейном 6, который в свою очередь соединен жестко с ходовой гайкой 5. Катки 7 опорного кронштейна 6, опираясь на силовые штанги 8, при вращении ходового винта 4 предотвращают вращение ходовой гайки 5, а вместе с ней и полого штока 11. Внутри ходового винта 4 проходит стержень 15 с головкой под ключ в верхней части его вращения. Путем вращения стержня 15 осуществляется осевое сжатие упругого элемента 16 и пакера 17 с расширением его наружного диаметра и перекрытием канала колонной головки 18. Полый шток 11 имеет возможность осевого перемещения в корпусе 1, снабженном уплотнительным узлом 19. К полому штоку 11 с помощью узла 20 прикреплен пакер 17. Для установки устройства на пьедестале 21 скважины служат кронштейны 22 и силовые штанги 8, снабженные резьбовыми частями для закрепления на силовом кронштейне 3 в продольных пазах с помощью гаек 23. Для отрыва блока задвижек 24, 25 от фланца колонной головки служит кронштейн 2, имеющий возможность осевого перемещения вдоль силовых штанг 8. Перемещение кронштейна 2 осуществляется с помощью гаек 26, установленных на соответствующей резьбовой части силовых штанг 8. На силовом кронштейне 3 имеется штуцер 27 для закачивания рабочей жидкости. Катки 7 установлены в гнезда опорного кронштейна 6 и закрепляются с помощью болтов 28.

Смена неисправной задвижки производится следующим образом. На пьедестале 21 скважины высвобождаются две противоположно расположенные крепежные шпильки с гайками и на их место монтируются два кронштейна 22. Устройство фланцевой частью корпуса крепится к закрытой задвижке 25, а штангами к кронштейнам 22. Затем открываются задвижки 24, 25 и производится контроль отсутствия утечек скважинной среды из уплотнительных узлов устройства. При их наличии принимаются меры по их устранению.

Полый шток 11 отсоединяют от опорного кронштейна 6, отвинчивая накидную гайку 13. Через штуцер 27 с помощью гидравлического насоса (не показан) закачивают рабочую жидкость в герметичную полость полого штока под давлением, позволяющим преодолеть осевые выталкивающие силы Р скважинной среды и переместить полый шток на величину рабочего хода “А”. Величину рабочего хода контролируют измерением расстояния между нижним торцом “В” силового кронштейна 3 и верхним торцом “С” опорного кронштейна 6. Затем от опорного кронштейна 6 отсоединяются катки 7. Опорный кронштейн 6 перемещается по ходовому винту 4 до упора в верхний торец полого штока 11. После этого с помощью накидной гайки 29 полый шток 11 вновь присоединяют к опорному кронштейну 6, а катки 7 устанавливаются в гнезда опорного кронштейна 6 и закрепляются при помощи болтов 28. Точная доводка пакера 17 к месту перекрытия канала трубной головки может осуществляться вручную вращением ходового винта 4 посредством приложения усилия к рукояткам штурвала 13. Катки 7 опорного кронштейна 6, опираясь на силовые штанги 8, придают ходовой гайке 5, а вместе с ней и полому штоку 11 с присоединенным к нему пакером 17 поступательное движение. Давление в полости гидроцилиндра, компенсируя действие осевых выталкивающих сил Р, позволяет снизить крутящий момент, прилагаемый к штурвалу 13. Из герметичной полости полого штока 11 стравливается давление, из центрирующей втулки 9 выворачивается пробка 10 и вращением стержня 15 с помощью специального ключа (не показан) распакеровывают пакер 17 в канале трубной головки до полного его перекрытия. Высвобождают гайки крепления задвижки 24 к фланцу колонной головки и вращением гаек 26 отодвигают блок задвижек 24 и 25 вместе с корпусом 1 на расстояние, обеспечивающее доступ к узлу крепления 20 пакера 17. Фиксируют пакер 17 в теле колонной головки специальным страховочным приспособлением (не показано), отсоединяют полый шток 11 от пакера 17 и демонтируют задвижки. После замены неисправной задвижки монтаж осуществляют в обратном порядке.

Использование устройства данной конструкции позволяет уменьшить количество персонала до одного-двух человек, участвующих в работе по установке и снятию пакера.

В случае необходимости переместить пакер на величину рабочего хода “А” в колонную головку можно и с помощью штурвала 13.

Использование предлагаемого устройства позволит повысить надежность, герметичность, увеличить величину перемещения сменяемого блока, контролировать величины рабочего хода пакера.

Формула изобретения

Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры под давлением, состоящее из корпуса, жестко связанного с ним кронштейна, полого штока с прикрепленным к нему пакером, стержня внутри ходового винта, центрирующей втулки в центральной части силового кронштейна для передачи вращательного движения от штурвала к ходовому винту, гаек, установленных на резьбовых частях силовых штанг, для перемещения кронштейна, узла компенсации выталкивающих сил скважинной среды, в виде гидроцилиндра, ходовой гайки, отличающееся тем, что оно снабжено опорным кронштейном с катками, закрепленным на ходовой гайке, гидроцилиндром в узле компенсации выталкивающих сил скважинной среды является полый шток, загерметизированный сверху пробкой, установленной внутри верхней части центрирующей втулки, а снизу герметизатором служит полый цилиндрический хвостовик ходового винта, при этом катки имеют возможность отсоединения от опорного кронштейна, полый шток имеет возможность соединения с опорным кронштейном через накидную гайку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3