Устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока

Авторы патента:

E21B33/03 - устья скважин; оборудование для этой цели (клапанные устройства для них E21B 34/02)

Владельцы патента RU 2746329:

Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к запорным устройствам, применяемым при добыче нефти штанговыми насосами. Техническим результатом является упрощение конструкции устройства и повышение надежности перекрытия осевого канала при обрыве полированного штока в процессе работы станка-качалки. Предложенное устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока содержит корпус, подпружиненную подвижную запорную плашку, размещенную перпендикулярно оси полированного штока, имеющую возможность перемещения под действием пружины в посадочное гнездо. При этом запорная плашка выполнена в форме диска из полиамида толщиной 2-3 мм и жестко соединена с поворотной пружиной и размещена перпендикулярно оси корпуса. Корпус выполнен в форме перевернутого стакана цилиндрической формы с осевым каналом под полированный шток насоса, с переменным наружным диаметром, нижний из которых большего диаметра выполнен с возможностью жесткого соединения с верхней крышкой сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой. На верхней части выполнен радиальный вырез по периметру, обеспечивающий размещение и вход подвижной запорной плашки и переходящий в посадочное гнездо, выполненное на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в форме кольцевой проточки, обеспечивающей упор в рабочем положении при поперечном движении подвижной запорной плашки под действием поворотной пружины. Поворотная пружина жестко закреплена на выступающем торце нижней части корпуса и размещена вначале радиального выреза. Ниже посадочного гнезда и радиального выреза внутри корпуса размещена манжета в форме диска с продольным отверстием в центре, соосным с отверстием корпуса и сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, причем плотность материала манжеты меньше, чем плотность добываемой жидкости. 5 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к запорным устройствам, применяемым при добыче нефти штанговыми насосами.

Известна устьевая арматура для насосной установки с полированным штоком для обеспечения экстренной герметизации канала арматуры в случае поломки полированного штока, комплектуемая шаровым шарнирным элементом и шаровым направляющим блоком и подпружиненным откидным клапаном, установленным на шарнирный палец и взаимодействующим с боковыми цилиндром и поршнем, реагирующим на перепады скважинного давления (патент US № 4907650, опубл. 13.03.1989).

Известно устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока, включающее устьевой запорный клапан, выполненный в виде цилиндрического корпуса с осевым каналом под полированный шток станка-качалки, клапанное седло, расположенное в верхней части цилиндрического корпуса и направляющий элемент с подпружиненным в нем шаровым клапаном, установленным с возможностью постоянного контакта с полированным штоком станка-качалки, выполненный в виде клетки из прутьев, расположенных с возможностью обеспечения беспрепятственного перемещения между ними полированного штока станка-качалки, расположенный в боковом кармане цилиндрического корпуса и выполненный с профилем для перемещения шарового клапана по траектории, обеспечивающей концентричную посадку шарового клапана в клапанное седло (патент RU № 2084612, опубл. 20.07.1997).

Недостатками известных устройств являются сложность конструкции, высокая металлоемкость, требование изменения конструкции устьевого сальника.

Наиболее близким техническим решением является устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока, содержащее корпус, подпружиненную подвижную запорную плашку, размещенную перпендикулярно оси полированного штока, имеющую возможность перемещения под действием пружины в посадочное гнездо (патент RU № 2121617, опубл. 10.11.1998). На корпусе сальника устьевого перпендикулярно оси штока закреплен корпус отсечного устройства, в котором расположен подпружиненный подвижной шток с конической пробкой, удерживающейся на штоке винтом и упором, предохраняющим одновременно коническую пробку от контакта со штоком, а соосно отсечному устройству в корпусе сальника расточено посадочное гнездо. Пробка отсечного устройства выполнена конической формы. Шток штангового насоса соединен с насосом-качалкой и совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси сальника устьевого. Для обеспечения уплотнения штока уплотнительные разрезные кольца поджаты нажимным фланцем через обойму, в которой расположена верхняя деревянная втулка как подшипник скольжения штока, камера, образованная колпаком, служит для смазки штока и уплотнения штока. Нижним подшипником скольжения служит деревянная втулка в расточке обоймы корпуса. При обрыве штока его верхняя часть уходит вверх с насосом-качалкой, а нижняя часть штока падает в забой скважины. При этом расположенный в корпусе отсечного устройства подвижный шток с конической пробкой под действием пружины перекрывает посадочное гнездо, расточенное в корпусе перпендикулярно оси штока штангового насоса, тем самым предотвращая излив продукта скважины во внешнюю среду. Причем перед пуском насоса-качалки фиксатор должен быть вывернут до упора в упорную планку. После перекрытия скважины корпус отсечного устройства выворачивается из корпуса сальника устьевого, пружины, подвижный шток с конической пробкой извлекаются из посадочного гнезда. После замены штока штангового насоса отсечное устройство в сборе (с зафиксированным фиксатором в корпусе отсечного устройства подвижным штоком с конической пробкой упором, винтом и пружиной) вворачивается на штатное место.

Известное устройство имеет сложную конструкцию, высокую металлоемкость, требует изменения конструкции устьевого сальника и не обеспечивает надежного перекрытия полированного штока в процессе работы станка-качалки.

Техническими задачами изобретения являются упрощение конструкции устройства, повышение надежности перекрытия осевого канала при обрыве полированного штока в процессе работы станка-качалки, расширение технологических возможностей герметизации устья скважины при обрыве полированного штока.

Технические задачи решаются устройством герметизации устья скважины при обрыве полированного штока, содержащим корпус, подпружиненную подвижную запорную плашку, размещенную перпендикулярно оси полированного штока, имеющую возможность перемещения под действием пружины в посадочное гнездо.

Новым является то, что подвижная запорная плашка выполнена в форме диска из полиамида толщиной 2-3 мм, жестко соединена с поворотной пружиной и размещена перпендикулярно оси корпуса, корпус выполнен в форме перевернутого стакана цилиндрической формы с осевым каналом под полированный шток насоса, с переменным наружным диаметром, нижний из которых большего диаметра выполнен с возможностью жесткого соединения с верхней крышкой сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, а на верхней части выполнен радиальный вырез по периметру, обеспечивающий размещение и вход подвижной запорной плашки, и переходящий в посадочное гнездо, выполненное на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в форме кольцевой проточки, обеспечивающей упор в рабочем положении при поперечном движении подвижной запорной плашки под действием поворотной пружины, обеспечивающем перекрытие продольного канала сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока, причем поворотная пружина жестко закреплена на выступающем торце нижней части корпуса и размещена вначале радиального выреза, ниже посадочного гнезда и радиального выреза внутри корпуса размещена манжета в форме диска с продольным отверстием в центре, соосным с отверстием корпуса и сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, причем плотность материала манжеты меньше, чем плотность добываемой жидкости.

На фиг. 1 изображен внешний вид устройства.

На фиг. 2 схематично изображено устройство.

На фиг. 3 изображено устройство в разрезе.

На фиг. 4 изображен разрез Б-Б.

На фиг. 5 изображен вид сверху.

Устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока содержит корпус 1 (фиг. 1), подпружиненную подвижную запорную плашку 2 (фиг. 1, 2, 4, 5), размещенную перпендикулярно оси полированного штока 3 (фиг. 1, 3), имеющую возможность перемещения под действием поворотной пружины 4 (фиг. 1, 2, 4, 5) в посадочное гнездо 5 (фиг. 4). Подвижная запорная плашка 2 выполнена в форме диска из полиамида толщиной 2-3 мм и диаметром, превышающим внутренний диаметр манжеты, жестко соединена с поворотной пружиной 4 и размещена перпендикулярно оси корпуса 1. Цилиндрический стальной корпус 1 с осевым каналом под полированный шток 3 насоса, выполнен в форме перевернутого стакана с переменным наружным диаметром, нижний 6 (фиг. 1) из которых большего диаметра выполнен с возможностью жесткого соединения с верхней крышкой 7 (фиг. 1, 3) сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, например сварным или резьбовым соединением. На верхней 8 (фиг. 1) части выполнен радиальный вырез 9 (фиг. 1, 4) по периметру, обеспечивающий размещение и вход подвижной запорной плашки 2, и переходящий в посадочное гнездо 5, выполненное на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в форме кольцевой проточки глубиной 2-3 мм, обеспечивающей упор в рабочем положении при поперечном движении подвижной запорной плашки 2 под действием поворотной пружины 4, обеспечивающем перекрытие продольного канала сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока. Поворотная пружина 4 жестко закреплена на выступающем торце нижней 6 части корпуса и размещена вначале радиального выреза 9. Ниже посадочного гнезда 5 и радиального выреза 9 внутри корпуса 1 размещена манжета 10 (фиг. 3) в форме диска с продольным отверстием в центре, соосным с отверстием корпуса и сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, причем плотность материала манжеты меньше, чем плотность добываемой жидкости. Манжета выполнена цельной, с зазором относительно внутренней поверхности верхней части корпуса и наружного диаметра полированного штока.

Простая конструкция устройства упрощает процесс его сборки и разборки, сокращает время его установки и снятия, исключает необходимость внесения серьезных изменений в конструкцию сальника устьевого, снижает металлоемкость, повышает надежность перекрытия осевого канала при обрыве полированного штока в процессе работы станка-качалки, исключая засорение повышает надежность работы сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрический стальной корпус 1 устройства для герметизации устья скважины при обрыве полированного штока выполняют в форме перевернутого стакана с переменным наружным диаметром, нижний 6 из которых большего диаметра, с осевым каналом, диаметром 35-40 мм, под полированный шток 3 насоса. На верхней 8 части корпуса выполняют радиальный сквозной вырез 9 по периметру, обеспечивающий размещение и вход подвижной запорной плашки 2, и переходящий в посадочное гнездо 5, выполненное на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в форме кольцевой проточки глубиной 2-3 мм, обеспечивающей упор в рабочем положении при поперечном движении подвижной запорной плашки 2 под действием поворотной пружины 4, обеспечивающем перекрытие продольного канала сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока. Ниже посадочного гнезда 5 и радиального выреза 9 внутри корпуса 1 размещают манжету 10 в форме диска с продольным отверстием в центре, соосным с отверстием корпуса и сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой. Манжета имеет упор либо на крышку сальника, либо на упор, выполненный внутри корпуса. Плотность материала манжеты меньше, чем плотность добываемой жидкости. Манжету выполняют цельной, внешний диаметр меньше на 1 мм внутреннего диаметра верхней части корпуса, а внутренний диаметр манжеты больше на 1 мм диаметра полированного штока, например 33 мм. Подвижную запорную плашку 2 выполняют в форме диска из полиамида толщиной 2-3 мм и диаметром, меньшим на 1 мм внутреннего диаметра посадочного седла. Подвижную запорную плашку 2 жестко соединяют с поворотной пружиной 4 и размещают перпендикулярно оси корпуса 1. Поворотную пружину 4 жестко закрепляют на выступающем торце нижней 6 части корпуса и размещают вначале радиального выреза 9. Настраивают усилие пружины, достаточным находится в постоянном контакте плашки 2 с полированным штоком 3. Жестко соединяют корпус с верхней крышкой 7 сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, например, резьбовым соединением, выполненным на нижней 6 внутренней поверхности корпуса и наружной поверхности крышки 7 сальника, для герметизации устья скважины во время эксплуатации с самоустанавливающейся головкой. В нерабочем состоянии плашка находится в постоянном контакте с полированным штоком. Манжета находится в покое. Рабочее состояние достигается в случае обрыва полированного штока, в момент исчезновения контакта запорной плашки с полированным штоком. Под действием поворотной пружины, подвижная запорная плашка приходит в поперечное движение, входит в посадочное гнездо и перекрывает продольный канал сальникового устройства для полированного штока. Поступающая из скважины жидкость под давлением прижимает манжету к подвижной запорной плашке, происходит герметизация с манжетой и снижение силы сопротивления жидкости при обрыве полированного штока за счет меньшего удельного веса материала манжеты.

Предложение имеет простую конструкцию устройства, что упрощает процесс его сборки и разборки, сокращает время его установки и снятия, исключает необходимость внесения серьезных изменений в конструкцию сальника устьевого, снижает металлоемкость, повышает надежность перекрытия осевого канала при обрыве полированного штока в процессе работы станка-качалки, повышает надежность работы сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока, расширяет технологические возможности герметизации устья скважины при обрыве полированного штока.

Устройство герметизации устья скважины при обрыве полированного штока, содержащее корпус, подпружиненную подвижную запорную плашку, размещенную перпендикулярно оси полированного штока, имеющую возможность перемещения под действием пружины в посадочное гнездо, отличающееся тем, что подвижная запорная плашка выполнена в форме диска из полиамида толщиной 2-3 мм, жестко соединена с поворотной пружиной и размещена перпендикулярно оси корпуса, корпус выполнен в форме перевернутого стакана цилиндрической формы с осевым каналом под полированный шток насоса, с переменным наружным диаметром, нижний из которых большего диаметра выполнен с возможностью жесткого соединения с верхней крышкой сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, а на верхней части выполнен радиальный вырез по периметру, обеспечивающий размещение и вход подвижной запорной плашки и переходящий в посадочное гнездо, выполненное на внутренней поверхности цилиндрического корпуса в форме кольцевой проточки, обеспечивающей упор в рабочем положении при поперечном движении подвижной запорной плашки под действием поворотной пружины, обеспечивающем перекрытие продольного канала сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой для полированного штока, причем поворотная пружина жестко закреплена на выступающем торце нижней части корпуса и размещена вначале радиального выреза, ниже посадочного гнезда и радиального выреза внутри корпуса размещена манжета в форме диска с продольным отверстием в центре, соосным с отверстием корпуса и сальника устьевого с самоустанавливающейся головкой, причем плотность материала манжеты меньше, чем плотность добываемой жидкости.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Техническим результатом является обеспечение снижения эффекта деструкции полимерных растворов в процессе закачки в пласт.

Устройство для управления давлением нагнетания для увеличения нефтеотдачи с использованием полимера // 2742288

Изобретение относится к устройству и способу для управления давлением нагнетания водного полимерного раствора в нефтяной скважине. Техническим результатом является создание оборудования, легко приспосабливаемого и простого в использовании.

Способ автоматизированной промывки для системы винтового насоса // 2740764

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к использованию винтовых насосов с автоматизированной промывкой. Способ включает инициирование посредством контроллера цикла промывки автоматизированной промывочной системы, функционально связанной с системой винтового насоса, отключение посредством контроллера управления эксплуатационной скоростью винтового насоса системы винтового насоса, закрытие посредством контроллера клапана газового потока для остановки восходящего потока флюида в межтрубном пространстве обсадной колонны, открытие посредством контроллера промывочного клапана для выпуска жидкости из источника в межтрубное пространство обсадной колонны.

Клапан отсекатель // 2728145

Изобретение относится к защитному виду трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия потока рабочей среды. Клапан отсекатель содержит корпус с входным и выходным штуцерами, седло с затвором, пилотный механизм для приведения затвора в положение закрыто при понижении или повышении давления за пределы значений уставки заданного диапазона.

Распределитель потока жидкости в системах поддержания пластового давления // 2725206

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно для закачки воды в нефтеносные пласты для поддержания в них оптимальной величины давления. Распределитель потока жидкости в системах поддержания пластового давления включает корпус с патрубком для подачи рабочей жидкости и каналами для отбора жидкости, один из которых снабжен подпружиненным уплотнительным узлом с седлом.

Устьевое оборудование нефтедобывающих скважин // 2724708

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для перепуска затрубного газа в колонну насосно-компрессорных труб. Устьевое оборудование нефтедобывающих скважин, содержащее установленную на фланце эксплуатационной колонны планшайбу с эксцентрично расположенной муфтовой частью, предусмотренной для подключения под нагнетательную линию с колонной насосно-компрессорных труб с одной стороны, а с другой - под тройник с устьевым сальником, радиальным и вертикальным отверстиями во фланцевой части планшайбы, сообщенными с затрубным пространством и предусмотренными для установки перепускного устройства, а также для работы с исследовательскими приборами соответственно.

Клапан устьевой для сброса давления // 2720714

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам устьевого оборудования скважин для защиты от аварийных перепадов давления между затрубным пространством скважины и выкидной линией в обоих направлениях.

Способ восстановления проходного канала задвижек на устье скважины // 2704498

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям и предназначено для восстановления соосности осей отверстия шибера задвижки и ее проходного канала при ликвидации аварийных ситуаций на скважинах.

Регулируемый дроссель // 2685364

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для регулирования расхода газа при газлифтном способе эксплуатации. Устройство состоит из полого корпуса с внутренней ступенчатой расточкой в осевом канале, в которой установлен сердечник, поджатый переходником.

Фонтанное оборудование устья скважины // 2684299

Изобретение относится к запорно-регулируемой арматуре. Фонтанное оборудование устья скважины содержит колонную головку с подвешенными на ней несколькими колоннами обсадных труб, образующих между собой межколонное пространство, контролируемое запорными устройствами, и фонтанную арматуру с коренным и буферным запорными устройствами, а наружная обсадная труба соединена с корпусом колонной головки посредством резьбового соединения, при этом промежуточная и внутренняя обсадные трубы, каждая посредством своей клиновой подвески подвешена на своем патрубке, причем патрубок промежуточной обсадной трубы снабжен на верхнем конце буртом, опирающимся на выступ в корпусе колонной головки, патрубок внутренней обсадной трубы опирается выполненным в его верхней части буртом на бурт патрубка промежуточной обсадной трубы через кольцо с выполненным в его стенке по крайней мере одним отверстием, размещенное в межтрубном пространстве, сообщенном со средним боковым отводом колонной головки, при этом пространство между каждым патрубком и подвешенной на нем обсадной трубой в месте их сопряжения герметизировано посредством уплотнения, на внутренней обсадной трубе над клиньевой подвеской смонтирован съемный узел подвески колоны насосно-компрессорных труб (НКТ), на котором смонтирована вся стволовая часть фонтанной арматуры, включающая коренное запорное устройство, снабженное шаровым затвором, и крестовик с центральным каналом и боковыми отводами, причем центральный канал крестовика сообщен с буферным запорным устройством, снабженным шаровым затвором, а его боковые отводы сообщены через кольцевое пространство с боковым отводом фонтанной арматуры, смонтированным во фланце, размещенном на колонной головке, при этом съемный узел подвески НКТ снабжен обратными клапанами, которые открыты под действием нижней торцевой части стволовой части фонтанной арматуры, контактирующей с торцом корпуса съемного узла подвески НКТ, а верхняя часть стволовой части фонтанной арматуры разъемно соединена с установленным на корпусе колонной головки фланцем, внутри корпуса съемного узла подвески НКТ выполнен резьбовой участок для установки пробки, предназначенной для перекрытия НКТ при замене стволовой части фонтанной арматуры без глушения скважины, приводы коренного и буферного запорных устройств выполнены с рычажно-поршневым гидравлическим приводом, управляемым посредством гидравлического насоса, установленного на фланце над колонной головкой и снабженного обратным клапаном, причем последний и рычажно-поршневой привод выполнены автоматическими и дистанционно управляемыми, нижние седла каждого запорного устройства с шаровым затвором подпружинены витой цилиндрической пружиной, причем пружина буферного запорного устройства опирается в корпус крестовика, а стволовая часть фонтанной арматуры, содержащая коренное и буферное запорные устройства и крестовик, образует единый съемный узел, крестовик которого соединен с патрубком, верхний конец которого соединен с заглушкой фланца, установленного на колонную головку.

Герметизатор устьевой плашечный для герметизации устья наклонно-направленной скважины // 2744629

Изобретение относится к устьевому оборудованию скважин с наклонным устьем. Техническим результатом является повышение надёжности герметизации устья скважины.