Превентор

 

Использование: преимущественно на плашечных превенторах, традиционных и проектируемых. Сущность изобретения: создание конструкции универсального привода плашек превентора. Применением изобретения решаются следующие задачи: обеспечение синхронного принудительного передвижения плашек к колонне труб и обратно при работе в штатном и аварийном режимах при исключении изгиба и поломки колонны труб; переключение работы привода с гидравлического или пневматического энергоносителя на аварийный привод осуществляется мгновенно, без выполнения каких-либо подготовительных операций; автоматический сигнализатор всегда указывает место нахождения плашек превентора, уменьшен горизонтальный габарит. Названные задачи решаются благодаря применению синхронизатора движения плашек, реверса их привода и сигнализатора их местонахождения. 2 ил.

Изобретение относится к области бурения скважин всех назначений.

Преимущественная область использования - на плашечных превенторах, традиционных и проектируемых, любых диаметров прохода, в качестве универсального привода плашек при работе в штатном и аварийном режимах.

В качестве аналога принят превентор плашечный ППМ 125 х 25, разработанный Главным Тюменским ордена Ленина, Трудового Красного знамени ПГО ЗапСиббур НИПИ, адрес которого: 625035, г. Тюмень, ГСП, ул. Тульская, 12.

Он предназначен для герметизации устья с целью предотвращения фонтанирования при спуске насосно-компрессорных или бурильных труб. При диаметре прохода 125 мм его горизонтальный габарит 1200 мм, вертикальный 472 мм. Привод плашек - штатный, гидравлический. Аварийный - винтовой, ручной. Его механизм работоспособен в аварийном режиме только для герметизации устья скважины. Отвод плашек в исходное положение не предусмотрен. Синхронность движения плашек не предусмотрена. Для каждой плашки отдельный, обособленный привод. Это неизбежно сопряжено с медлительностью выполнения операций по закрытию плашек и выбросом флюида на дневную поверхность. Следовательно, изгиб колонны плашками неизбежен. Указатель положения плашек в любой момент не предусмотрен. Несмотря на то, что аналог является превентором новейшей конструкции и широко рекламируется, однако его объективная техническая характеристика исключает возможность его применения для выполнения названных, неизбежных технологических операций, на должном техническом уровне, при обеспечении безопасности и соблюдении экологических норм.

Такая техническая характеристика превентора явно не согласуется с высокой фирмой, создавшей его.

В качестве прототипа принят выше названный, охарактеризованный с приведением критики - превентор ППМ 125х25 конструкции ЗапСиб. бур. НИПИ.

Целью изобретения является: - создание конструкции универсального привода плашек, пригодного для работы в штатном и аварийном режимах; - исключение возможности изгиба колонны плашками при герметизации скважины; - обеспечение принудительного перемещения плашек не только к колонне, но и в обратном направлении, при минимальной затрате времени на эти операции; - обеспечение перевода работы привода от штатного гидравлического или пневматического энергоносителя к аварийному ручному или электрифицированному, мгновенно, без предварительной его подготовки, регулировки и т. п. ; - обеспечение возможности одновременного использования штатного и аварийного приводов, в чем возникает необходимость в экстремальных условиях герметизации устья; - использование аварийного привода для исключения произвольной разгерметизации скважины; - определение места нахождения плашки в корпусе превентора; - существенное уменьшение горизонтального габарита.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки заключаются в том, что он снабжен, помимо штатных, двумя одинаковыми аварийными приводами плашек, по одному на каждую плашку, работающих от ручного или электрифицированного привода. Они расположены симметрично на корпусе превентора. Содержат синхронизатор движения плашек, представляющий собой, вал, посаженный вращательно в отверстия симметрично расположенных подшипниковых приливов на цилиндрах, и снабжен двумя ведущими шестернями, каждая из которых взаимодействует с ведомой шестерней каждого привода. Каждая ведомая шестерня вращательно посажена наружной частью своей ступицы в ответное центральное отверстие днища цилиндра. Отверстие в ступице ведомой шестерни содержит шлицы, в которые подвижно посажен шлицевой участок реверсивного вала. Длина шлицевого участка реверсивного вала равна величине хода поршня плюс длине ступицы шестерни со шлицами. У торца шлицевого участка посажена упорно-контактная гайка сигнализатора. В другом конце шлицевого участка содержится упорный буртик. На всем протяжении шлицевого участка - центральный декомпрессионный канал, Г-образно выходящий через буртик в полость цилиндра. За буртиком - резьбовой участок с грузовой резьбой, на конце которого стопор - ограничитель его движения в ответной резьбе поршня. Длина резьбового участка реверсивного вала равна величине хода поршня плюс длина резьбовой части поршня.

Внешняя сторона ведомой шестерни снабжена герметичным колпаком с контактами сигнализатора, ответными упорно-контактной гайке кабелями, выведенными на пульт управления.

На фиг. 1 изображен привод, где (выше главной оси) блок, содержащий поршень с присоединительным элементом плашки, и реверсивный вал приведены в исходное положение - устье скважины открыто; (ниже главной оси блок перемещен в сторону колонны труб - устье скважины закрыто); на фиг. 2 - принципиальная схема взаимодействия винтошлица с контактами сигнального устройства, указывающего положение реверсивного вала и поршня с плашками превентора.

Примечание: на фиг. 1 применены условные обозначения, в т. ч. : ⊘ 1, ⊘ 2. . . , 1, 2. . . , предназначенные для четкой координации соответствующих элементов и их положения в кинематической схеме. Некоторые из них включены в описание, другие предназначены на случай возникновения дебатов с предварительной и научно-технической экспертизой по ходу рассмотрения заявки.

Аварийно-спасательный привод плашечного превентора содержит цилиндр 1 с днищем 2, ступицей 3 с центральным отверстием, уплотнением 4 в нем и подшипниковым приливом 5 на внешней стороне его периферии, с отверстием для прохода вала-шестерни, названной синхронизатор. В стенках цилиндра расположены два канала 6, 7 для подвода и отвода энергоносителя. На противоположном конце расположена внутренняя резьба 8, предназначенная для стыковки цилиндра с переходником 9, представляющим второе днище цилиндра с центральным отверстием и уплотнением 10 в нем. Противоположный конец переходника может быть снабжен наружной 11 и внутренней 12 резьбами (используемыми по мере необходимости) для стыковки цилиндра 1 с корпусом превентора, содержащего в своей полости плашки. В другом случае, этот конец может быть снабжен фланцем 13, предназначенным для той же цели. В цилиндр 1 помещен поршень 14 с уплотнением 15, грузовой резьбой 16, полостью 17, штоком 18 с резьбами 19, 20, предназначенными (одна из них или обе) для стыковки с плашками превентора.

В отверстии ступицы содержится вращательно встроенная ступица 21 ведомой шестерни 22 и застопорена гайкой 23, исключающей ее выход из крышки. Центральное отверстие ступицы 21 снабжено шлицами 24, в которые подвижно посажены ответные шлицы 25 винта 26 с буртиком 27. Условное название этой детали - реверсивный вал. На шлицевом конце реверсивного вала посажена и застопорена упорная и она же контактная гайка 28, предназначенная для восприятия 100% силы, развиваемой поршнем 14, и взаимодействия с контактами сигнального устройства. На втором конце реверсивного вала посажен ограничитель 29 хода. В шлицевое участке винтошлица расположен осевой декомпрессионный канал 30 через радиальный канал буртика 27, замыкающийся с полостью 31 цилиндра. В углублении шестерни 22 на резьбе прочно-плотно посажен колпак 32 с электрическими контактами 33 (фиг. 2), кабельные отводы от которых выведены на пульт управления.

В подшипниковый прилив 5 посажен синхронизатор 34, взаимодействующий своими зубьями с шестерней 22, а концы синхронизатора стыкуются с ручным или иным приводом.

Для обеспечения безопасности работы и исключения попадания шлама в зубчатые зацепления он закрыт кожухом 35. Между переходником 9 и поршнем 14 расположена полость 36 холостого хода поршня с плашкой, обозначенной штрих-пунктиром. Превентор снабжается одним приводом на одну плашку. Оба привода объединены единым синхронизатором 34. Конструктивно оба привода идентичны за исключением направления резьбы 16 в поршне 14 и винта 26 - на реверсивном валу. Например, если у аварийного привода (фиг. 1), расположенного с левой стороны корпуса превентора, названные резьбы правые, то у аналогичного привода, расположенного с правой стороны, названные резьбы должны быть левые. При одинаковом направлении резьбы 16 и винта 26 у обоих приводов между одной из пар шестерен должен быть установлен традиционный трензель изменения направления вращения ведомой шестерни. При необходимости оба привода: штатный и аварийный могут эксплуатироваться одновременно, что бывает необходимо в экстремальных условиях, когда возникает необходимость нажима на герметизирующие элементы плашек для "задавливания" образовавшихся прорывов флюида. Кроме этого реверсивный вал может быть использован в качестве стопора, исключающего произвольную разгерметизацию устья скважины. Горизонтальный габарит уменьшается на 30% против прототипа.

Работа привода на гидравлическом или пневматическом энергоносителе осуществляется следующим образом.

До начала работы кинематику приводят в исходное положение, что достигается вращением синхронизатора 34 по часовой стрелке, а шестерня 22 вместе с реверсивным валом с правой резьбой против нее до тех пор, пока его резьба войдет в резьбу 16 до упора стопора в поршень 14. При этом поршень 14 с реверсивным валом могут оказаться в положении, изображенном выше оси цилиндра, до положения, изображенного ниже нее или в любом другом месте между названными положениями. После этого, подавая энергоноситель через канал 6 в полость 36 цилиндра, он окажет давление на кольцевую площадь поршня (F1= площади круга D1 - площадь круга D1) и переместит его вместе с плашкой до упора в днище 2. При этом гайка 28, взаимодействуя с контактами 33, выдает сигналы на пульт управления о ее месте и нахождении поршня 14. Подавая энергоноситель через канал 7 в полость 31 цилиндра, он окажет давление на кольцевую площадь поршня (F2 = площади круга D1 - площадь круга D3) и переместит его вместе с плашкой в сторону колонны, герметизируя устье скважины, а гайка 28 с контактами продолжит исполнение своих функций.

При перемещении поршня с винтошлицем гидравлическим или пневматическим энергоносителем шлицы 25 свободно скользят в шлицах 24, а шестерня 22 и синхронизатор 34 бездействуют.

Работа аварийного привода осуществляется следующим образом.

После выхода из строя гидравлического или пневматического привода аварийный привод (ручной или электрифицированный) в любой момент готов к немедленному применению абсолютно без какой-либо предварительной подготовки. Так, для закрытия плашек превентора следует вращать синхронизатор 34 по часовой стрелке. При этом шестерня 22 с реверсивным валом с правой резьбой будет вращаться против часовой стрелки. Винт 26 будет вывинчиваться из резьбы 16 поршня 14. Буртик 27 упрется в ступицу 21 и гайку 23, в результате чего поршень 14 с плашкой передвинутся к колонне труб и загерметизируют скважину.

Для возврата поршня с плашкой синхронизатор 34 вращают в обратном направлении. Винт 26 ввинчивается в резьбу 16 до упора гайки 28 в шестерню 22. При дальнейшем вращении синхронизатора 34 поршень 14 переместится к днищу 2, а связанная с ним плашка откроет устье скважины.

При переходе работы привода на гидравлический или пневматический энергоноситель реверсивный вал относительно поршня 14 приводится в положение согласно фиг. 1 (верхняя половина).

Технико-экономическая и иная эффективность.

Аварийно-спасательный привод плашечного превентора, снабженный синхронизатором передвижения плашек, исключает изгиб, а следовательно и излом колонны труб. Он приводится в действие одним рабочим, одновременно синхронно передвигает две плашки при затрате времени на эту операцию в 2 раза меньше, чем для выполнения такой же операции прототипом. Так как у прототипа каждая плашка имеет отдельный привод и исключает возможность их синхронного передвижения. Кроме этого, замедленное и разновременное закрытие плашек в аварийной ситуации способствует выбросу флюида с вытекающими пожарными, антисанитарными и техники безопасности последствиями.

Применение реверсивного вала, снабженного шлицами и винтом, с относящейся к нему кинематикой обеспечивает принудительное передвижение плашек не только к колонне, но и обратно в любой аварийной ситуации. Плашки прототипа принудительно передвигаются только к колонне. Отсутствие обратного передвижения предельно осложняет аварийную ситуацию на буровой.

Аварийный привод может эксплуатироваться одновременно со штатным, когда возникает необходимость удвоенного усилия прижатия плашек к колонне. Кроме этого аварийный привод может использоваться в качестве стопора, исключающего произвольную разгерметизацию устья скважины.

Наличие сигнализатора, указывающего место нахождения реверсивного вала, поршня и плашек превентора в процессе их передвижения значительно облегчает и ускоряет процесс спуско-подъемных операций, особенно при необходимости посадки колонны на плашки. Горизонтальный габарит уменьшается на 30% против прототипа. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1744237, кл. Е 21 В 33/06, 1990.

2. Логанов Ю. Д. , Соболевский В. В. и Симонов В. М. Открытые фонтаны и борьба с ними. Справочник. М. : Недра, 1991, с. 34-35.

Формула изобретения

ПРЕВЕНТОР, содержащий корпус с двумя размещенными в нем плашками, аварийно-спасательным приводом каждой из них, включающим цилиндр с поршнем и штоком, винт, гайку, и уплотнительные элементы, отличающийся тем, что он снабжен синхронизатором перемещения плашек, выполненным в виде вала с двумя ведущими и двумя ведомыми шестернями со ступицей, имеющей шлицевое отверстие, и реверсивного шлице-резьбового вала, при этом каждая ведущая шестерня установлена с возможностью взаимодействия с ведомой шестерней, а цилиндр привода плашки выполнен с днищем, двумя подшипниковыми приливами и центральным отверстием в днище для размещения в них ступиц ведомых шестерен, вал синхронизатора установлен с возможностью вращения в подшипниковых приливах, а реверсивный шлице-резьбовой вал выполнен с декомпрессионным отверстием, имеет упорно-контактную гайку на конце, упорный буртик, резьбовой участок с грузовой резьбой и стопор-ограничитель с контактами и установлен с возможностью размещения его шлицев в отверстиях ступицы ведомой шестерни, наружная сторона которой выполнена с герметичным колпаком с контактами, установленными с возможностью взаимодействия с контактами стопора-ограничителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1