CS209471B2 - Zařízení pro hermetické uzavírání geologického vrtu - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro hermetické uzavírání geologického vrtu, skládajícího se z trubkového kmenu s částmi pro utěsnění a. otevření vrtu, z horního a dolního klínového vychylovače, z horní a dolní klínové objímky a z pryžového prstence, uloženého mezi horní a dolní klínovou objímkou, přičemž nejméně jeden klínový v.ychylovaě je spojen střižným kolíkem s trubkovým kmenem a nejméně jeden klínový vychylovač je opatřen ochranou před zpětným smykem, například ve tvaru zubové spojky.

• Nevýhoda známého uzavíracího zařízení spočívá v tom,, že se jeho utěsnění provádí výhradně mechanickými, prostředky a vytažení uzavíracího zařízení není možné bez poškození jeho důležitých částí. Nevýhodou známých vrtacích zařízení je též to, že jednotlivé jeho· části je možno vzájemně oddělit jen použitím složitých pomůcek opatřených závity.

Úkolem vynálezu je odstranění, těchto nevýhod: a konstrukce uzavíracího zařízení, které by bylo možno snadno smontovat i odstranit a jehož podstatné součásti by byly podrobeny jen nepatrnému namáhání.

Tohoto cíie se dosahuje vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že truhkový kmen obsahuje dvojitý rozpojovací člen, spojený prvým levochodým rozpojovacím závitem s rozpojovacím pouzdrem, horní těleso, spojené druhým levochodým rozpojovacím závitem s rozpojovacím pouzdrem, dolní těleso, spojené levochodým rozpojovacím závitem s horním tělesem a náporovou hlavu, nasazenou na dolní konec dolního tělesa, přiěemž horní těleso je spojeno s horním klínovým vychylovačem nejméně jedním střižným kolíkem, na trubkovém kmenu je uspořádán horní utěsňovací válec, spojený s horním klínovým vychylovačem a dolní utěsňovací válec s kanály provedenými ve stěně trubkového kmenu, spojený s dolním klínovým vychylovačem, mezi horní klínovou objímkou, dolní klínovou objímkou a pryžovým prstencem jsou uloženy horní klínová opěra horní klínové objímky a dolní klínový vychylovač, přičemž horní utěsňovací válec je opatřen horní ochranou před zpětným smykem, dolní utěsňovat! válec je opatřen dolní ochranou před zpětným smykem a obojí ochrany jsou spojeny s trubkovým kmenem nejméně jedním střižným kolíkem.

Vrtací zařízení podle vynálezu je dvouřadé, hydraulicky nastavitelné a vyjímatelné z pažnice taliem bez poškození. Po· opětném namazání a výměně utěsňovacích prvků je možno spustit zařízení opět do pažnice. K zařízení podle vynálezu není třeba žádného zvláštního nářadí ani pro nastavení ani pro rozpojení. Konstrukční uspořádání vrtacího zařízení s dvojitým rozpojovacím mechanismem zajišťuje zvlášť šetrné vytažení z pažnice. Zařízení podle vynálezu zajišťuje optimální časové rozdělení sil potřebných k vytažení pro, rozpojení a sil působících na rozpojovací prvky. Součástí dvojitého rozpojovacího zařízení zajišťující rozpojovací podmínky jsou chráněny proti korozi a mechanickému znečištění tak, že pracují i po několikaletém provozu. Výroba, montáž a ovládání vrtacího zařízení podle vynálezu jsou jednoduché a nevyžadují žádné odborné znalosti.

Na výkresu je znázorněno* jedno provedení vrtacího zařízení podle vynálezu v řezu.

Utěsňovacl a rozpojovací části zařízení podle vynálezu jsou uspořádány na kmenu ve tvaru trubky, který se skládá z dvojitého rozpojovacího* členu 1, z rozpojovacího pouzdra 3, z horního tělesa 7 a z dolního tělesa 21 a z náporové hlavy 24 pro vrtnou drť, nasazené na spodní části 25 trubkového* kmene. Horní těleso 7 a dolní těleso 21 jsou spojeny levochodým závitem. Rozpojovací pouzdro 3 je opatřeno levochodým, snadno* rozpojitelným závitem. Horní konec rozpojovacího pouzdra 3 je uzavřen dorazovou maticí 2, v níž je na ochranu před znečištěním závitu uložen těsnicí kroužek 26.

Na dolní části rozpojovacího pouzdra 3 jsou vytvořeny čtyři axiálně rovnoběžné drážky, v nichž se tahové svorníky 6 při utěsňování posouvají směrem dolů, kdežto při rozpojování se tahová síla přenáší tahovými svorníky 6 na horní ochranu 5 před zpětným smykem. V rozpojovacím pouzdru 3 jsou vytvořeny otvory k vyrovnání tlaku.

Vnější válcový povrch dvojitého rozpojovacího* členu 1 je na dvou různých průměrech opatřen dvěma levochodými rozpojovacími závity. Závit na menším průměru je zašroubován do objímky 4, závit na větším průměru je zašroubován do rozpojovacího pouzdra 3. Pro zajištění podmínek hladkého rozpojení a k otevření otvorů pro vyrovnání tlaku je možno dvojitý rozpojovací člen 1 otáčením doprava vyšroubovat z objímky 4, čímž se přeruší závitové spojení s trubkovým kmenem zařízení a dvojitý rozpojovací člen 1 může otáčením v rozpojovacím pouzdru 3 dosednout na dorazovou matici 2. Těsnicí kroužky 26 uspořádané uprostřed dvojitého rozpojovacího členu 1 chrání závity tohoto členu 1 před znečištěním, kdežto dolní těsnicí kroužek 26 jej chrání proti vnitřním a vnějším přetlakům. Dvojitý kuželový uzávěr horní ochrany 5 před zpětným smykem zabraňuje pod horní klínovou objímkou 13 po provedeném utěsnění zpětnému prokluzu horního klínového* vychylovače 11. Při rozpojování se dvojitý kuželový uzávěr horní ochrany 5 před zpětným smykem otevře ustřižením střižného kolíku 8. Horní utěsňovací válec 9 vyvíjí utěsňovací přetlak. Píst 10 je držákem upevněn ve dvou směrech utěsněné k hornímu tělesu 7. Horní klínový vychylovač 11 utěsňuje horní klínovou objímku 13, jejíž klíny jsou obráceny nahoru. Šikmá boční plocha klínové objímky 13 tvoří vedení k zpětnému tahu klínové objímky 13. Vnitřní žebrovaný povrch klínového vychylovače 11 zabraňuje pootáčení horního tělesa 7.

Horní klínová opera 14 podpírá horní klínovou objímku 13 v úhlu odpovídajícímu spodnímu úkosu klínové objímky 13. Horní klínová objímka 14 je připevněna rozštěpeným kroužkem k hornímu tělesu 7 a upevňuje opěru 15 v její poloze. Pryžový prstenec 16 těsní prostor mezi pažnicí a trubkovým kmenem a prostor pod a nad pryžovým prstencem 16, čímž uzavírá vrt. Dolní klínový vychylovač 17 slouží k utěsnění pryžového prstence 16 a dolní klínové objímky 19. Šikmá boční plocha dolní klínové objímky 19, jejíž vnější strana je opatřena klíny směřujícími dolů, tvoří vedení k zpětnému tahu této dolní klínové objímky 19. Vnitřní osazení dolního klínového vychylovače 17 zajišťuje zpětný tah tohoto vychylovače 17. Střižný kolík 18 přenáší utěsňovací síly potřebné k dosednutí pryžového prstence 16. Je-li dosedací síla pryžového prsteince 16 dostatečně velká, ustřihne střižný kolík 18, čímž se umožní dosednutí dolní klínové objímky 19. Dolní klínová objímka 19 zabraňuje vysunutí zařízení podle vynálezu směrem vzhůru. Dolní utěsňovací válec 20 zajišťuje hydraulické utěsnění pryžového prstence 16 a dolní klínové objímky 19. Dolní těleso 21 je částí trubkového kmenu zařízení pro uzavírání vrtu. Na tomto dolním tělesu 21 je uspořádán píst dolního utěsňovacího válce 20, k jehož závitu je na spodním konci utěsněné připojena náporová hlava 24 pro vrtací drť.

Zpětnému prokluzu dolního utěsňovacího válce 20 zabraňuje dolní ochrana 22 před zpětným smykem, připevněná k dolnímu tělesu 21 dolním střižným kolíkem 23. Ustřižením dolního střižného kolíku 23 je možno dolní ochranu 22 před zpětným smykem odpojit.

Náporová hlava 24 pro vrtací drť jednak čistí zhruba vnitřní stěny pažnice, jednak ustřeďuje uzavírací zařízení vrtu. Horní střižný kolík 12 upevňuje horní klínový vychylovač 11 k hornímu tělesu 7. Horní klínová objímka 13 zabraňuje posouvání uzavíracího zařízení podle vynálezu směrem nahoru.

S uzavíracím zařízením podle vynálezu se pracuje takto. Uvedené zařízení je vybaveno známou výzbrojí odpovídající technologii hloubení. Pod touto výzbrojí je umístěn nástavec těžní trubky a hydraulicky odstranitelný utěsňovací ventil. Nad touto výzbrojí je umístěn rozpojovací člen, opatře209471 ný závitem opačného stoupání, než je stoupání závitu dvojitého rozpojovacího· členu 1, a zejména též splachovací prostředky. Uzavírací zařízení podle vynálezu, smontované s uvedenou výzbrojí, se spustí pomocí těžní trubky do žádané hloubky a provedou se nutné montážní práce. Vhodí se kulička utšsňovacího ventilu a výtlačné potrubí čerpadla se připojí pro dosažení hydraulického utěsnění.

Čerpadlem se dopraví přetlaková kapalina do vnitřního prostoru uzavíracího zařízení podle vynálezu. Na ukazateli tlaku výtlačného· potrubí lze třikrát pozorovat krátkodobou změnu tlaku. Vychýlení ručičky ukazatele tlaku znamená odstraňování horního· střižného· kolíku 12, dolního· střižného kolíku 18 a odstraňování patního ventilu.

Zařízení podle vynálezu pracuje takto. Hydraulický přetlak, jehož je třeba k utěsnění, působí současně v horním utěsňovacím válci 9 a v dolním utěsňovacím válci 20. Účinkem přetlaku se střižný kolík 12 ustřihne a horní utěsňovací válec 9 se posune s horním klínovým vychylovačem 11 směrem dolů, přičemž střižný kolík 8 unáší horní ochranu 5 před zpětným smykem, kdežto horní klínová objímka 13, podepřená horní klínovou opěrou 14, se utěsní.

Hydraulický přetlak v dolním utěsňovacím válci 20 posune tento válec směrem vzhůru, přičemž před sebou posouvá dolní klínovou objímku 19 a pomocí dolního střižného kolíku 18 dolní klínový vychylovač 17 a utěsňuje pryžový prstenec 16 podepřený horní klínovou operou 14. Po dokonalém utěsnění pryžového prstence 16 se ustřihne dolní střižný kolík 18 a utěsní se dolní klínová objímka 19. Dolní utěsňovací válec 20 unáší při posouvání směrem vzhůru dolní ochranu 22 před zpětným smykem, spojenou s dolním utěsňovacím válcem 20 závitem. Odstraněním utěsňovacího ventilu je utěsňovací proces uzavíracího zařízení podle vynálezu ukončen.

Před rozpojením se dvojitý rozpojovací člen 1 natočí za účelem zajištění podmínek pro rozpojení doprava, načež se těžní trubka vytáhne nahoru. Účinkem tažné síly se rozpojí postupně horní ochrana 5 před zpětným smykem, horní klínový vychylovaě 11, horní klínová objímka 13, horní klínová opěra 14, dolní ochrana 22 před zpětným smykem, pryžový prstenec 16, dolní klínový vychylovaě 17 a dolní klínová objímka 19. Otáčením dvojitého rozpojovacího členu 1 doprava se nejprve přeruší spojení s horním tělesem 7 a současně se otevřou otvory pro vyrovnání tlaku. Dalším otáčením narazí dvojitý rozpojovací člen 1 na vnitřní osazení dorazové matice 2. Vyrovnání tlaku a zvýšený kroutící moment zajišťují bezpečně rozpojovací podmínky, načež je možno prostým tahem uzavírací zařízení podle vynálezu rozpojit.

Tahová síla se přenáší z těžní trubky přes dvojitý rozpojovací člen 1, rozpojovací pouzdro 3 a tahový svorník 6 na horní ochranu 5 před zpětným smykem. Tahovou silou se ustřihne střižný kolík 8, funkce horní ochrany 5 před zpětným prokluzem je ukončena a tato ochrana 5 se posouvá zpět. Při zpětném posouvání narazí horní ochrana 5 před zpětným smykem na tahový svorník 8, pomocí něhož unáší horní utěsňovací válec 9, popřípadě horní klínový vychylovaě 11, spojený s utěsňovacím válcem 9 závitem. Klínové vedení horního klínového vychylovače 11 táhne utěsněnou horní klínovou objímku 13 zpět.

Při dalším tahu narazí vnitřní osazení horní ochrany 5 před zpětným smykem na dolní čelní plochu objímky 4, s jejíž pomocí táhne horní těleso· 7 a dolní těleso 21. Účinkem tažné síly se dolní střižní kolík 23 ustřihne. Tím je funkce dolní ochrany 22 před zpětným smykem ukončena. Těžní trubka se dále vytahuje, dolní těleso 21 se volně posouvá směrem nahoru, až jeho osazení narazí na pryžový prstenec 16 v pryžové opěře 15 a odtrhne ji od stěny těžní trubky a po přesazení 15 až 20 mm narazí dolní těleso 21 opět na vnitřní osazení dolního klínového vyhylovače 17 a vysune jej pod dolní klínovou objímku 19. Dalším tahem je možno vrtací zařízení podle vynálezu vyjmout.

Vrtací zařízení podle vynálezu nevyžaduje žádný utěsňovací a rozpojovací nástroj, jeho upevňovací prvky jsou ve zvýšené míře upevněny zvýšením tahových a tlakových namáhání, přičemž zvýšený tlak působící na těsnicí kroužek 26 ve směru vzhůru nebo dolů posouvá tento kroužek 26 do utěsňovací polohy a připevňovací prvky se dokonaleji utěsňují. Rozpojení je možno dvojitým rozpojovacím členem 1 provést jednak nejpříznivějším namáháním, jímž je namáhání tahové, jednak tahová síla potřebná k rozpojení může být časově rozdělena na prvky, které se mají rozpojit. K novému pracovnímu nasazení vrtacího zařízení podle vynálezu se vyžaduje kromě montáže toliko výměna těsnicích kroužků 26 a střižných kolíků, horního střižného· kolíku 12 a dolního střižného kolíku 23.

Zařízení podle vynálezu lze využít k hermetickému vzájemnému uzavření ložisek hloubkových vrtů na ropu, zemní plyn a vodu, provedených a uspořádaných pod sebou a opatřených pažnicí, zvláště v oblastech s velkými tlakovými rozdíly.

Claims (1)

1. Zařízení pro hermetické uzavírání geologického vrtu, skládající se z trubkového kmene s částmi pro utěsnění a otevření vrtu, z horního a dolního klínového vychylovače, z horní a dolní klínové objímky a z pryžového prstence, uloženého mezi horní a dolní klínovou objímkou, přičemž nejméně jeden klínový vychylovač je spojen nejméně jedním střižným kolíkem s trubkovým kmenem a nejméně jeden klínový vychylovač je opatřen ochranou před zpětným smykem, například ve formě zubové spojky, vyznačující se tím, že trubkový kmen obsahuje dvojitý rozpojovací člen (1), spojený prvým levoctoodým rozpojovacím závitem s rozpojovacím pouzdrem (3), horní těleso (7), spojené druhým levochodým rozpojovacím závitem s rozpojovacím pouzdrem (3), dolní těleso (21), spojené levochodým rozpojovacím závitem s horním tělesem (-7), a náporovou hlavu (24J, nasavrwALkzír zenou na dolní konec dolního tělesa (21), přičemž horní těleso (7·) je spojeno, s berním klínovým vychylovačem (II) nejméně jedním střižným kolíkem (12), na trubkovém kmenu je uspořádán· horní utěsňovací válec (9), spojený s horním klmmýai vychylovačem (11), a dolní utěsňovaeí válec (20) s kanály provedenými ve stěně- trubkového kmenu, spojený s dolním klínovým vychylovačem (17), mezi horní klínoví» objímkou (13), dolní klínovou objímkou (19) a pryžovým prstencem (16)· jsou uloženy horní klínová opěra (14), horní klínové objímky (13) a dolní klínový vychylovač (17), přičemž horní utěsňovací válec (9) je opatřen horní ochranou (5) před zpětným smykem, dolní utěsňovací válec (29) je opatřen dolní ochranou (22 j před zpětným smykem a obojí ochrany (5,. 22;) jsou spojeny s trubkovým kmenem nejméně jedním střižným kolikem (8, 23).