EA030473B1 - Плашечный противовыбросовый превентор с напорным усилителем - Google Patents

Abstract

Плашечный противовыбросовый превентор включает гидравлическую камеру плашек, поршень с плашками и нагнетательный поршень внутри корпуса. Поршень с плашками имеет концы, соединенные с плашкой и с гидравлической камерой плашек. Нагнетательный поршень имеет концы, соединенные с гидравлической камерой плашек и с источником гидравлической жидкости. Конец нагнетательного поршня, соединенный с источником гидравлической жидкости, имеет площадь поверхности, превышающую площадь поверхности конца, соединенного с гидравлической камерой плашек. Гидравлическая жидкость из источника гидравлической жидкости оказывает первое давление на второй конец нагнетательного поршня для перемещения нагнетательного поршня. Перемещение нагнетательного поршня оказывает второе давление, превышающее первое давление, на гидравлическую жидкость в гидравлической камере плашек для перемещения поршня с плашками и соединенной с ним плашки в закрытое положение.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Примеры осуществления настоящего изобретения, применимые в пределах объема настоящего изобретения, относятся к противовыбросовым превенторам, используемым в сочетании с подземными и(или) подводными скважинами, в частности к противовыбросовым превенторам, предназначенным для повышения/усиления давления, оказываемого на их плашки при введении превенторов в действие.

Предпосылки к созданию изобретения

Противовыбросовые превенторы обычно используются для управления скважиной (регулирование давления) в нефтяных и газовых скважинах и при проведении иных подземных разведочных работ производственной деятельности, в частности при проведении буровых работ, завершении буровых работ и в процессе добычи углеводородных видов топлива (или иных веществ) из скважины, которая находится под давлением при ее вскрытии. Использование противовыбросовых превенторов является обязательным в соответствии с законом в большинстве регионов, где ведется бурение на нефть и газ. Противовыбросовые превенторы использовались в нефтегазовой отрасли практически в течение столетия, как проиллюстрировано в патенте США № 1569247, включенном в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте. В известных противовыбросовых превенторах используются радиально расположенные друг против друга гидравлические блоки плашек. По мере нагнетания гидравлической жидкости в поршень, расположенный внутри плашек в каждом плашечном модуле, плашки сходятся к центру (например, перемещаются в направлении внутрь) и, как правило, контактируют друг с другом, обеспечивая тем самым герметизацию ствола скважины. При этом плашки могут быть использованы для срезания и(или) смещения трубы либо для обеспечения герметизации вокруг трубы; различные типы противовыбросовых превенторов могут быть использованы для герметизации скважины независимо от того, находится ли труба в стволе скважины или нет. Обеспечение контроля за нежелательным или внезапным прорывом давления в стволе скважины является исключительно важным фактором обеспечения безопасных условий работы и безопасной эксплуатации оборудования, а также сохранения окружающей среды и коллектора нефти.

В течение длительного периода разрабатывались и создавались различные типы противовыбросовых превенторов для решения различных задач при различных схемах бурения. Стандартная практика, применяемая в шельфовой нефтяной и газовой промышленности, заключается в использовании высоких устьевых блоков из нескольких противовыбросовых превенторов, которые могут различаться по типу, конструкции, а также наличию альтернативных конструктивных особенностей.

В нефтегазовой промышленности стандартной практикой стало использование противовыбросовых превенторов плашечного типа. Противовыбросовые превенторы плашечного типа обычно считаются надежными в ситуациях, при которых возникает максимальное, наиболее опасное давление. Со времени начала разработки первых противовыбросовых превенторов в 1920-х гг. в конструкции/конфигурации противовыбросовых превенторов плашечного типа произошли лишь незначительные изменения, по меньшей мере, в плане их механической функции, и указанные изменения в целом ограничены повышением гидравлического усилия и внедрением современных систем управления. Радиально расположенные друг против друга блоки плашек, т.е. блоки плашек, расположенные на противоположных сторонах ствола скважины и размещенные в корпусе противовыбросового превентора, как правило, приводятся в действие гидравлическим приводом для "закрывания" и контактируют друг с другом в центре ствола скважины, обеспечивая перекрывание скважины и удержание в ней давления. При проведении такой операции закрывания перекрывание скважины может быть выполнено вокруг любой трубы, находящейся в стволе скважины, за счет контакта между плашками в том случае, если используются блоки глухих плашек (например, при отсутствии в скважине труб), либо за счет контакта между плашками при использовании срезающих плашек, например для срезания и герметизации трубы(труб). Обычно плашки включают поверхности герметизации блока плашек, выполненные из растяжимой, расширяемой и экструдируемой резины или резиновых пакеров на их концах, которым придана требуемая форма и гибкость для обеспечения герметичности вокруг трубы, или при контакте с противолежащей плашкой в случае срезания или при отсутствии труб в скважине. Корпус противовыбросового превентора, содержащий плашечную полость и блоки плашек, имеет открытый центр для его размещения над стволом скважины и создания пространства для труб, таких как бурильная колонна, которую можно пропускать через корпус противовыбросового превентора для спуска в ствол скважины и подъема из него. В последнее время с целью создания достаточного давления при приведении в действие плашек для срезания труб исключительно высокой прочности для перемещения поршней в плашках необходимо значительное внешнее пространство, достаточное для размещения крупногабаритных гидравлических цилиндров и, соответственно, большого количества гидравлической жидкости. Указанное необходимое пространство представляется в форме горизонтального удлинения приблизительно прямолинейных гидравлических цилиндров от основного корпуса и противоположно противолежащему блоку плашек и поперечно или перпендикулярно

- 1 030473

основному корпусу противовыбросового превентора и противоположно противолежащему блоку плашек. Нагнетание гидравлической жидкости в цилиндр приводит в движение плашку(и), переводя ее(их) в закрытое положение. Таким образом, крупногабаритные цилиндры и внешние корпуса (расположенные в противоположных направлениях от блока плашек, горизонтально наружу от корпуса противовыбросового превентора) являются исключительно важными для функционирования известных противовыбросовых превенторов. Для указанных цилиндров и их внешних корпусов требуется большое пространство в обоих горизонтальных направлениях, в результате чего существенно увеличивается масса всего противовыбросового превентора с целью увеличения усилия, необходимого для выполнения операции закрывания. Таким образом, известные противовыбросовые превенторы характеризуются большой негабаритной установочной площадью, и для их монтажа требуется тщательное планирование, а также мощное оборудование для размещения превенторов над стволом скважины.

В патенте США № 7779918, который включен в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте, приведено описание компактного устройства управления стволом скважины, в котором используются гидравлические поршни для приведения в действие системы рычагов и тяг, которая, в свою очередь, передает усилие на плашки и сводит их вместе в "закрытое" положение. Указанное устройство управления стволом скважины представляет собой относительно компактное, хотя и механически сложное устройство для отделения труб небольшого диаметра, таких как упомянутая рабочая колонна внутри трубы стояка, однако оно в основном является приемлемым только для операций, выполняемых на трубах относительно небольшого диаметра.

В патенте США № 8353338, который включен в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте, приведено описание альтернативного устройства, предназначенного для перемещения срезающего узла в направлении наружу с помощью гидравлического привода, при этом задняя кромка срезающего узла, а не передняя кромка, перемещается несколько поперек ствола скважины и осуществляет срезание трубы. Как указывалось выше, в известных плашечных противовыбросовых превенторах используется передняя кромка срезающего узла, которая выполняет перемещение внутрь или в направлении ствола скважины и затем перемещение слегка поперек ствола скважины при выполнении операций герметизации и срезания.

Следует отметить, что для проведения операций срезания труб (и последующей герметизации) требуется большее усилие, чем для других операций по закрыванию противовыбросового превентора. Как правило, большее количество энергии, необходимое для проведения операций срезания, генерируется за счет установки дополнительных бустерных цилиндров, присоединяемых к концу существующих гидравлических цилиндров, приводящих плашки в действие. Установка дополнительных бустерных цилиндров приводит к увеличению массы и к дальнейшему увеличению уже без того большой установочной площади противовыбросового превентора.

Фланцевая закрепляемая болтами крышка или навесная дверца с примыкающим (от фланца или дверцы) удлиненным корпусом гидравлического цилиндра является стандартным средством, с помощью которого цилиндр известного противовыбросового превентора присоединяют к корпусу противовыбросового превентора. Как описано выше, указанный фланцевый или навесной корпус расположен перпендикулярно или поперечно наружу от основного корпуса противовыбросового превентора. Такие крышки обычно крепят болтами к основному корпусу противовыбросового превентора с помощью нескольких больших тяжелых болтов, при этом навесные дверцы соединены с основным корпусом противовыбросового превентора с помощью больших петель (шарниров). Снятие болтов и(или) петель представляет собой длительную и трудоемкую процедуру. В последние годы были разработаны дверцы без болтовых соединений, в которых используются совершенно другой запорный механизм, хотя большие петли на дверцах занимают значительную площадь, что, в свою очередь, усугубляется большой амплитудой поворота, в связи с чем требуется большое пространство для открывания дверцы. Пространство для размещения дверец может препятствовать установке другого оборудования и(или) проведению обслуживания оборудования при определенных обстоятельствах.

В плашечных противовыбросовых превенторах обычно используют, выполненные в корпусе противовыбросового превентора отверстия "открывания" и "закрывания", предназначенные для подачи гидравлической жидкости к плашкам и приведения их в действие таким образом, чтобы они заняли открытое или закрытое положение соответственно. По мере поступления гидравлической жидкости с одного конца цилиндра плашки на одной стороне узла поршень-плашка-шток, жидкость смещает гидравлическую жидкость, содержащуюся в цилиндре на другой стороне поршня. Противовыбросовые превенторы снабжены соответствующими отверстиями, каналами и аккумуляторами для приема движущейся жидкости, которая приводит в действие противовыбросовый превентор между открытым и закрытым положениями. При операции закрывания происходит закрывание плашек, когда это необходимо, и при операции открывания происходит отведение плашек в открытое положение, когда это является целесообразным и безопасным.

Известные противовыбросовые превенторы являются относительно надежными, хотя и громоздкими, и имеют значительное количество движущихся и быстроизнашивающихся деталей. Мощность известных противовыбросовых превенторов для создания усилия герметизации или срезания тесно взаимо- 2 030473

связана с габаритами противовыбросового превентора, при этом увеличение результирующего усилия приводит к существенному увеличению установочной площади противовыбросового превентора. Ввиду того, что бурение современных скважин производится на значительную глубину и в них создается исключительно высокое давление как на наземных, так и на шельфовых буровых установках, происходит существенное увеличение веса противовыбросовых превенторов и блоков противовыбросового превентора и установочной площади. Тем не менее, даже габариты и мощности известных противовыбросовых превенторов не позволяют предотвратить серьезные аварии на нефтяных месторождениях, которые до сих пор происходят и обусловлены повышением давления, в результате чего возникают неполадки, отрицательно сказывающиеся на состоянии нефтедобывающей отрасли.

Краткое описание изобретения

Примеры осуществления настоящего изобретения, используемые в пределах объема настоящего изобретения, относятся к способам управления, герметизации и(или) срезания и герметизации скважинных труб за счет использования гидравлических и(или) пневматических приводов, и к устройствам (например, противовыбросовым превенторам), с помощью которых возможно осуществление таких способов. В выполненных в соответствии с настоящим изобретением противовыбросовых превенторах может быть использовано меньшее количество деталей, а также менее сложные детали по сравнению с известными противовыбросовыми превенторами, при этом обеспечивается приложение к плашкам противовыбросового превентора одинакового или даже большего усилия и значительное снижение веса и уменьшение установочной площади устройств по сравнению с корпусами, цилиндрами, закрепляемыми болтами крышками противовыбросового превентора и(или) навесными дверцами известных противовыбросовых превенторов. Например, варианты осуществления настоящего изобретения, используемые в пределах объема настоящего изобретения, могут найти применение без необходимости установки на превенторах крышек или дверец. Кроме того, примеры осуществления настоящего изобретения, используемые в пределах объема настоящего изобретения, включают противовыбросовые превенторы, являющиеся в целом безаварийными практически при любых обстоятельствах.

В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать встроенный, автономный напорный усилитель, используемый для оказания усилия/давления на плашки противовыбросового превентора, превышающего усилие/давление известных альтернативных вариантов. В случае отсутствия гидравлической мощности по какой-либо причине один или несколько примеров осуществления настоящего изобретения могут включать газовый резервуар, сообщающийся с напорным усилителем, и предназначенный для подачи газа с целью оказания достаточного давления на усилитель для независимого выполнения операций герметизации и(или) срезания. В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор характеризуется компактной установочной площадью и(или) весом, например, за счет исключения из конструкции крышек или дверец, и тем самым исключая использование громоздких болтов и(или) аналогичных соединительных приспособлений, используемых в сочетании с крышками и дверцами. Например, в примере осуществления настоящего изобретения один стопорный штифт или винт может быть использован для обеспечения доступа к плашечному модулю, тем самым обеспечивая эффективное техническое обслуживание плашек, уменьшая при этом общий вес и установочную площадь устройства. Такое упрощение конструкции, снижение веса и уменьшение установочной площади может быть достигнуто за счет использования способа для приведения в действие плашек, который отличается от известных альтернативных способов.

В примере осуществления настоящего изобретения напорный усилитель может быть интегрирован или встроен в корпус противовыбросового превентора в качестве компонента. В процессе использования напорный усилитель обеспечивает приложение повышенного гидравлического давления, например, за счет использования поршня, плунжера и(или) аналогичного элемента, имеющего стороны с различными площадями поверхности для усиления давления, созданного на первой стороне напорного усилителя и прилагающего указанное повышенное усилие к плашкам для выполнения операции герметизации и(или) срезания. Усилие, прилагаемое таким образом к плашкам, может быть значительно больше, чем усилие, создаваемое известными противовыбросовыми превенторами, имеющими сравнимые габаритные размеры, в результате чего обеспечивается адекватное герметизирующее и(или) срезывающее усилие при возникновении любых вероятных аварий в стволе скважины. Например, использование повышенного давления/усилия, прилагаемого к плашкам, позволяет противовыбросовым превенторам, выполненным в соответствии с настоящим изобретением, эффективно срезать любую трубу нефтяного сортамента, включая специфические и(или) современные высокопрочные трубные материалы, которые зачастую плашки известных противовыбросовых превенторов не в состоянии срезать ввиду недостаточной мощности.

В примере осуществления настоящего изобретения повышенное давление может полностью удерживаться внутри верхнего корпуса и плашечного модуля противовыбросового превентора, тем самым исключая возможность понижения давления за счет утечек через внешние фитинги или крепежные устройства. В конструкцию может быть включен нижний корпус (например, круглая и(или) шайбообразная пластина, закрепляемая болтами и снабженная отверстиями для доступа к штоку плашки), который может поворачиваться относительно верхнего корпуса для расположение отверстий для доступа к штоку

- 3 030473

плашки в любой требуемой и(или) подходящей ориентации. В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может иметь круглую и(или) цилиндрическую форму, например концентрическую со стволом скважины, в результате чего противовыбросовый превентор характеризуется исключительно прочной и компактной формой, в которой отсутствуют какие-либо конструкционные углы или сварные швы, несущие рабочую нагрузку, которые могли бы стать точками вероятного возникновения повреждений. Прочность конструкции цилиндрической формы позволяет противовыбросовому превентору выдерживать более высокое давление при меньшем весе и сокращении количества конструктивных элементов по сравнению с известными плашечными противовыбросовыми превенторами. В различных примерах осуществления настоящего изобретения (например, кольцеобразные противовыбросовые превенторы) не требуется сварка, а всего лишь механическая обработка противовыбросового превентора, в результате чего упрощается производство и(или) повышается его эффективность.

В примере осуществления настоящего изобретения в конструкцию противовыбросового превентора может быть включен вспомогательный газовый резервуар (например, закрепляемый болтами или иным образом присоединенный к противовыбросовому превентору). На практике резервуар вспомогательной компрессорной установки может применяться в сочетании с гидравлической системой противовыбросового превентора для повышения гидравлического давления, или в случае отсутствия гидравлического давления по какой-либо причине в резервуар вспомогательной компрессорной установки может быть подано достаточное количество текучей среды, и(или) резервуар вспомогательной компрессорной установки может быть снабжен достаточным количеством компонентов для независимого использования вместо гидравлической системы для самостоятельного перемещения плашек противовыбросового превентора в закрытое положение. Резервуар вспомогательной компрессорной установки может быть сконструирован таким образом, чтобы быть достаточно прочным для выполнения любой требуемой срезающей и герметизирующей операции, в том числе операции срезания современных и(или) специфических и(или) высокопрочных трубных материалов. Резервуар вспомогательной компрессорной установки может включать выпускной клапан, который может приводиться в действие с помощью различных способов. Использование газового резервуара позволяет выполненному в соответствии с настоящим изобретением противовыбросовому превентору быть в целом безаварийным. Например, хотя отсутствует необходимость в использовании резервуара вспомогательной компрессорной установки для нормальной эксплуатации различных примеров осуществления настоящего изобретения раскрытого противовыбросового превентора, использование таких резервуаров может стать обычной практикой в промышленности.

В различных примерах осуществления настоящего изобретения в противовыбросовом превенторе может быть использована приблизительно половина количества деталей, имеющихся в известном противовыбросовом превенторе, или менее, например, путем исключения из конструкции крышек и дверец, и изменение конструкции для снижения веса/установочной площади и т.д. Как описано выше, исключение из конструкции крышек и дверец влечет за собой исключение соответствующих болтов, петель и аналогичных монтажных элементов. В примере осуществления настоящего изобретения гидравлические плашечные модули могут фиксироваться на месте с помощью достаточно прочного крепежного элемента, такого как вставной элемент, исключая тем самым необходимость использования болтов и известных узлов крышка/дверца, упрощая при этом производство, сборку и техническое обслуживание противовыбросового превентора. Например, в примере осуществления настоящего изобретения техническое обслуживание плашечного модуля может быть осуществлено путем удаления стопорного штифта или винта, что позволяет крепежному элементу выдвигаться наружу (например, продольно или перпендикулярно) относительно тыльной части плашечного модуля, тем самым позволяя удалить сам плашечный модуль, например, для технического обслуживания, если это необходимо. В примере осуществления настоящего изобретения может использоваться индикатор (например, механический индикатор), например, для проверки положения узла поршень-плашка-шток и поршня блока плашек. Например, узел поршеньплашка-шток может включать люк, обеспечивающий доступ извне в полый цилиндрический центр узла поршень-плашка-шток. Шток индикатора положения может быть расположен вместе со штоком плашек для перемещения внутрь в направлении ствола скважины и наружу от ствола скважины при перемещении штока плашки. Запорное устройство, например шариковый винт, может действовать как индикатор положения, перемещаясь внутрь для блокировки узла поршень-плашка-шток при отключении гидравлической мощности, выступая при этом в качестве визуального индикатора перемещения узла поршеньплашка-шток и блока плашек в направлении внутрь. Такие индикаторы позволяют непрерывно получать показания, с помощью которых внешний наблюдатель может проверять положение поршня с плашками и штока без задействования других механизмов. В примере осуществления настоящего изобретения в систему могут быть включены электронные датчики, такие как линейные датчики; тем не менее, механически индикатор положения плашек может быть включен в систему для использования в случае отсутствия по какой-либо причине электронных датчиков.

В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать запорное устройство штока плашки, используемое для удерживания штока плашки в закрытом положении даже при снижении давления после операции закрывания.

Несмотря на то, что в данном описании приведен ряд примеров осуществления настоящего изобре- 4 030473

тения и его преимущества, любой частный пример осуществления настоящего изобретения не обязательно содержит все из перечисленных преимуществ и(или) признаков. При этом дополнительные преимущества и(или) признаки очевидны из прилагаемого подробного описания и прилагаемых чертежей, и признаки и преимущества раскрытого предмета изобретения не ограничиваются вышеизложенным.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - вид сбоку в поперечном сечении примера осуществления противовыбросового превентора, используемого в пределах объема настоящего изобретения, представленного в открытом положении, иллюстрирующий виды в частичном разрезе системы повышения давления, резервуара вспомогательной компрессорной установки, плашечного модуля и запорного механизма (показанного в виде шарикового винта с гидравлическим приводом).

Фиг. 2 - вид сбоку в поперечном сечении противовыбросового превентора, представленного на фиг. 1 в закрытом положении, например, после перемещения нагнетательного поршня в направлении вверх таким образом, чтобы результирующее давление жидкости обеспечивало перемещение узла поршеньплашка-шток и связанных с ним компонентов в направлении внутрь (например, к стволу скважины).

Фиг. 3 - вид сбоку в поперечном сечении одной половины противовыбросового превентора на фиг. 1, показанного в положении, иллюстрирующем вид параллельно узлу поршень-плашка-шток и шариковому винту и перпендикулярно фиксирующим элементам, используемым для удерживания плашечного модуля.

Фиг. 4 - вид сбоку в поперечном сечении половины противовыбросового превентора на фиг. 1, не показанного на фиг. 3, представленного в закрытом положении, иллюстрирующем вид параллельно узлу поршень-плашка-шток и шариковому винту и перпендикулярно фиксирующим элементам.

Фиг. 5 - вид сверху в поперечном сечении противовыбросового превентора на фиг. 1, иллюстрирующий противоположно расположенные блоки плашек в сборе, фиксирующие элементы, и цилиндрическую внешнюю периферийную часть корпуса противовыбросового превентора.

Фиг. 6 - вид сбоку внешней части противовыбросового превентора на фиг. 1, иллюстрирующий фиксирующие элементы перпендикулярно шариковым винтам и ориентированные таким образом, чтобы фиксирующие элементы могли быть удалены в направлении внутрь и(или) наружу от чертежа.

Фиг. 7 - вид сбоку внешней части противовыбросового превентора на фиг. 1, повернутый на девяносто градусов по отношению к виду, показанному на фиг. 6, иллюстрирующий фиксирующие элементы перпендикулярно шариковому винту и полю обзора.

Фиг. 8 - изометрический вид сверху внешней части противовыбросового превентора на фиг. 1, на котором видны фиксирующие элементы и открытая центральная часть противовыбросового превентора, размещаемая над устьем скважины.

Фиг. 9А - вид сбоку внешней части примера осуществления резервуара вспомогательной компрессорной установки, показанной на фиг. 1, в сочетании с представленным на чертеже противовыбросовым превентором.

Фиг. 9В - вид сбоку в поперечном сечении резервуара вспомогательной компрессорной установки на фиг. 9А, иллюстрирующий отверстие на ее стороне.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1, 2, 3 и 6 показан пример осуществления противовыбросового превентора, используемого в пределах объема настоящего изобретения, при этом противовыбросовый превентор включает верхний корпус 34, соединенный с одним или несколькими нижними корпусами 38, а также соединенный с корпусом 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки с помощью нескольких крепежных устройств 22, таких как шпильки, винты с головкой под торцевой ключ или другие типы крепежных устройств. Например, на фиг. 1-3 изображено крепежное устройство, вставленное в нижнюю левую часть резервуара вспомогательной компрессорной установки, расположенное около внешней кромки/периферии противовыбросового превентора. Количество, тип и расположение крепежных устройств могут меняться в зависимости от эксплуатационных требований, и используемые крепежные устройства могут включать шпильки, болты, винты, или любые иные типы крепежных устройств и могут крепиться, например, используя фиксирующие элементы, такие как гайки (например, нейлоновые стопорные гайки с кольцевой вставкой, полимерные стопорные гайки с кольцевой вставкой) или винты с головкой под торцевой ключ. Несмотря на то, что на фиг. 1-3 представлены крепежные устройства, такие как шпильки или винты с головкой под торцевой ключ, проходящие через нижний корпус 38 и корпус резервуара вспомогательной компрессорной установки 31 в верхний корпус 34, следует понимать, что могут быть использованы отдельные комплекты крепежных устройств для соединения каждой части корпуса, и что в различных примерах осуществления настоящего изобретения две или несколько частей корпуса могут составлять одно целое. В примере осуществления настоящего изобретения один и тот же размер крепежных устройств 22 может быть использован на противовыбросовых превенторах, имеющих различные габаритные размеры, упрощая изготовление, ремонт, замену, техническое обслуживание и поддержание запаса деталей. В примере осуществления настоящего изобретения фланцевое соединение или другие типы соединений могут быть использованы вместо шпилечного соединения или дополнительно к нему. Для упрощения изготовления, сборки и технического обслуживания в одном примере осуществления

- 5 030473

настоящего изобретения верхний корпус 34 соединен с нижним корпусом 38 в точке соединения под нагнетательным поршнем 56, при этом крепежные устройства 22 устанавливают с нижней части противовыбросового превентора. В описанном примере осуществления настоящего изобретения узел поршеньплашка-шток 18 имеет грибовидную форму 6, хотя следует понимать, что узел поршень-плашка-шток 18 может иметь любую конструкцию и(или) конфигурацию в зависимости от эксплуатационных ограничений, относящихся к стволу скважины. В примере осуществления настоящего изобретения поршень и шток плашки могут быть единым узлом, например узел "поршень-плашка-шток" 18. Тем не менее, как описано выше, противовыбросовый превентор может быть адаптирован для установки в нем различных типов узлов шток-плашка-поршень для конфигураций блоков плашек, включая без ограничения приведенный на чертеже узел поршень-плашка-шток 18, плашечный модуль 16 и стопорное кольцо 60 узла поршень-плашка-шток. Противовыбросовый превентор, плашечная полость 4, показанные на фиг. 3, и плашечный модуль 16 могут быть модифицированы для установки фактически любого поршневого блока от любого производителя. Уплотнительные узлы 39, 58 и 61 могут быть использованы для герметизации и перекрытия отдельных твердых поверхностей, которые могут подвергаться некоторым перемещениям, вибрации и(или) смещению. На фиг. 1 и 2 показан вид сбоку в поперечном сечении выполненного в соответствии с настоящим изобретением противовыбросового превентора, при этом через его центр проходит осевое отверстие, например, для размещения над буровой скважиной или стволом скважины. Представленный противовыбросовый превентор в целом имеет сплошную и приблизительно цилиндрическую форму. На фиг. 1 представлен противовыбросовый превентор в открытом положении, а на фиг. 2 представлен противовыбросовый превентор в закрытом положении, например, после того, как была выполнена операция закрывания. Противовыбросовый превентор приводится в действие (например, движение в направлении положения закрытия) при нагнетании гидравлической жидкости под давлением либо через отверстие (канал) закрывания 30, либо через многоходовой клапан 55, при этом гидравлическая жидкость проходит через уплотнительный узел 39, через запорный клапан 52 и далее к стороне низкого давления 53 под нагнетательным поршнем 56. При прохождении гидравлической жидкости к стороне низкого давления 53 под нагнетательным поршнем 56, давление оказывается на нижнюю часть нагнетательного поршня 56, за счет чего нагнетательный поршень 56 перемещается вверх и оказывает давление на камеру повышенного давления 68, расположенную над нагнетательным поршнем 56. Кроме того, при перемещении нагнетательного поршня 56 вверх под воздействием прилагаемого усилия, любой газ или жидкость, находящиеся в газонакопительной камере 70 напорного усилителя могут подвергнуться сжатию.

В примере осуществления настоящего изобретения газонакопительная камера 70 напорного усилитель может быть заполнена сжимаемой жидкостью или газом таким образом, чтобы сжатие жидкости или газа существенно не препятствовали перемещению нагнетательного поршня 56. В другом варианте такая текучая среда или газ могут быть выпущены через выпускное отверстие 28, например, в атмосферу и(или) сброшены на другом участке за пределами противовыбросового превентора. В примере осуществления настоящего изобретения текучая среда или газ в газонакопительной камеры 70 напорного усилителя могут быть поглощены аккумулирующим устройством (не показано). В другом примере осуществления настоящего изобретения газ или текучая среда могут удерживаться в газонакопительной камеры

70 напорного усилителя таким образом, чтобы сжатая жидкость могла оказывать направленное вниз усилие на нагнетательный поршень 56, например, в целях создания вспомогательного усилия при операции открывания после выполнения операции закрывания. Как описано выше, на фиг. 1-3 представлено типичное крепежное устройство 22, расположенное в нижней левой части противовыбросового превентора; тем не менее, в различных примерах осуществления настоящего изобретения несколько крепежных устройств могут быть расположены на расстоянии друг от друга по окружности противовыбросового превентора для соединения верхнего корпуса 34, нижнего корпуса 38 и корпуса 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки (если таковой имеется) в нескольких точках соединения.

Нагнетательный поршень 56 функционирует таким образом, чтобы обеспечить концептуальное разделение корпуса на сторону низкого давления 53 (например, под нагнетательным поршнем 56) и на сторону высокого давления (например, камера повышенного давления 68 и части противовыбросового превентора над нагнетательным поршнем) за счет относительной разницы размеров площади поверхности нижней части нагнетательного поршня 56 и части нагнетательного поршня 56, расположенной в камере повышенного давления 68. На практике гидравлическое давление жидкости на каждой стороне нагнетательного поршня 56 различается при одном и том же соотношении или пропорции большей геометрической площади (нижняя сторона поршня) к меньшей площади (верхняя сторона поршня). Например, требуемое повышенное давление может быть достигнуто путем создания нагнетательного поршня и объемной полости при соблюдении определенных пропорций, тем самым создавая требуемое соотношение или коэффициент повышенного давления жидкости, а также требуемый объем гидравлической жидкости. На фиг. 3 и 4 представлены покомпонентные изображения в поперечном сечении левой и правой половин, соответственно, противовыбросового превентора. На практике гидравлическая жидкость "высокого давления" в камере повышенного давления 68 может нагнетаться через канал высокого давления

71 и через уплотнительный узел 58, к прилегающей, или "ближайшей" стороне узла поршень-плашка- 6 030473

шток 18, представленного на фиг. 3 и фиг. 4 (например, сторона узла поршень-плашка-шток 18, ближайшая к узлу 35 шарикового винта). Указанная жидкость, в свою очередь, оказывает давление на узел поршень-плашка-шток 18 и приводит его в действие, вызывая перемещение штока поршень-плашка внутрь в направлении ствола скважины 64, тем самым продвигая присоединенный блок плашек 14 внутрь для герметизации и(или) срезания трубы в стволе скважины и(или) ствола скважины 64. Проиллюстрированная на фиг. 4 выполненная операция закрывания обеспечивает герметизацию или срезание и достигаемую в результате закрывания герметизацию в зависимости от используемой конфигурации блока плашек 14. Во время операции закрывания гидравлическая жидкость может проходить далее через камеру повышенного давления 68 в плашечный модуль 16, достигая основания или задней стороны узла поршеньплашка-шток 18, через уплотнительный узел 61 в канал 72 с открытыми отверстиями, и выходить из верхнего корпуса 34 противовыбросового превентора через открытое отверстие 26, к которому могут быть присоединены гидравлический насосный агрегат или аккумуляторное устройство (не показано). При поступлении гидравлической жидкости в канал 72 с открытыми отверстиями жидкость, поступающая в канал, может вытекать из обеих противоположно расположенных плашечных модулей 16. Канал, соединенный между обоими плашечными модулями 16, показан на фиг. 1-4 штрихпунктирной линией, который также является частью канала 72 с открытыми отверстиями. В одном примере осуществления настоящего изобретения гидравлическая жидкость не начинает поступать в канал 72 с открытыми отверстиями до тех пор, пока узел поршень-плашка-шток 18 не будет полностью задействован. В другом примере осуществления настоящего изобретения клапан, расположенный на открытом отверстии 26, может быть закрыт во время операции закрывания, затем открыт для сброса давления, оказываемого на узел поршень-плашка-шток 18, и может обеспечить перемещение штока плашки 18 в обратном направлении. В другом или дополнительном варианте указанный клапан может также быть расположен во внешнем аккумуляторе или гидравлическом насосном агрегате. При использовании резервуара 32 вспомогательной компрессорной установки вместо выпуска гидравлической жидкости выпускное отверстие 28 может находиться в закрытом положении, обеспечивая накопление газа в газонакопительной камере 70 напорного усилителя, а не его прохождение через выпускное отверстие 28. В другом варианте выпускное отверстие 28 может быть открыто для прохождения газа через него при требуемом давлении, например, в аккумуляторное устройство (не показано) или гидравлический насосный агрегат (не показан).

В том случае, если противовыбросовый превентор был приведен в действие и находится в закрытом положении, как показано на фиг. 4, противовыбросовый превентор можно вернуть в открытое положение путем отвода блока плашек 14 и узла поршень-плашка-шток 18. Например, направление потока может быть изменено на обратное из внешнего гидравлических насосного агрегата (не показан) или аккумулятора (не показан) для прохождения потока через отверстие "открывание" 26, через канал 72 с открытыми отверстиями и уплотнительный узел 61, для оказания давления на сторону "открывание" узла поршеньплашка-шток 18 и приведения в действие узла поршень-плашка-шток 18 в направлении наружу от ствола скважины 64, одновременно отводя блок плашек 14 от ствола скважины 64. Во время операции открывания гидравлическая жидкость может проходить через канал 71 высокого давления и оказывать давление на нагнетательный поршень 56, вызывая перемещение нагнетательного поршня вниз к его начальному, или "открытому" положению. Если внешний аккумулятор или захватывающее устройство (не показаны) или гидравлический насосный агрегат (не показан) используют в сочетании с газонакопительной камерой 70, перемещение нагнетательного поршня 56 может, по всей вероятности, создать вакуум в газонакопительной камере 70, в результате чего жидкость или газ втягиваются из выпускного отверстия 28. Выпускное отверстие 28 может также втягивать жидкость из окружающей среды, находящейся вне противовыбросового превентора, например, при отсутствии внешнего аккумулятора или насосного агрегата. По завершению операции открывания узел поршень-плашка-шток 18 и нагнетательный поршень 56 могут быть возвращены в свое исходное, или начальное положения, как показано на фиг. 1 и 3. Несмотря на то, что приведение в действие гидроприводом нагнетательного поршня 56 позволяет создать достаточное усилие, прилагаемое к штоку поршня-плашки 18 и блоку плашек 14 при проведении операции герметизации и(или) срезания, может возникнуть ситуация, при которой оператор желает удостовериться в том, что операция срезания и(или) герметизации была выполнена успешно. Например, оператор желает удостовериться в том, что было приложено адекватное усилие для срезания любой трубы из любого материала, и получить визуальное подтверждение тому, что блоки плашки 14 переместились на достаточное расстояние для обеспечения срезания трубы.

Приведение в действие гидроприводом нагнетательного поршня 56 обеспечивает поступление жидкости высокого давления в камеру повышенного давления 68, и при повышенном давлении жидкость поступает в отверстие 30 "закрывание" или в многоходовой клапан 55. Известные плашечные противовыбросовые превенторы могут работать, например, при входном давлении плашечного цилиндра 5000 фунтов на кв.дюйм или при аналогичном давлении. В зависимости от конструкции напорного усилителя, используемого в примерах осуществления настоящего изобретения, описанных в данной заявке, если при прохождении отверстия 30 "закрывание" или многоходового клапан 55 входное давление текучей среды составляет 5000 фунтов на кв.дюйм, то результирующее повышенное давление для приведение в действие узла поршень-плашка-шток 18 и блока плашек 14 может, например, в пять раз превышать давление

- 7 030473

текучей среды, нагнетаемой в отверстие "закрывание" (например, приблизительно 25000 фунтов на кв. дюйм). Такие уровни давления являются беспрецедентными в области противовыбросовых превенторов и значительно превышают давление, необходимое для срезания любых труб, известных на данный момент. Если оператор посчитает, что подача только одного гидравлического давления может по какойлибо причине является недостаточной для выполнения операции срезания трубы, может быть использован резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки для создания дополнительного давления с целью повышения мощности гидравлической системы, при условии, что газ нагнетается компрессором при давлении, превышающем давление в гидравлической системе. При использовании резервуара 32 вспомогательной компрессорной установки в качестве дополнительного источника создания давления газ может подаваться через многоходовой клапан 55 и создавать дополнительное давление гидравлической жидкости, которая уже прошла через отверстие 30 "закрывание". Давление, подаваемое из резервуара вспомогательной компрессорной установки 32, также может быть повышено с помощью нагнетательного поршня, в результате чего обеспечивается повышение давления в камере повышенного давления 68 и приведение в действие узла поршень-плашка-шток 18 и блока плашек 14. Многоходовой клапан 55, обеспечивающий выпуск газа из резервуара 32 вспомогательной компрессорной установки, может быть приведен в действие с помощью любого устройства, включая, без ограничения, механическое, гидравлическое, электрическое, беспроводное и(или) акустическое переключение в сочетании с соответствующими синхронизирующими устройствами, коррелирующее с потоком жидкости через отверстие 30 "закрывание" или потоком жидкости через многоходовой клапан 55. В примере осуществления настоящего изобретения резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки может быть адаптирован для обеспечения дистанционного включения/работы, например, за пределами самого корпуса противовыбросового превентора, за счет использования ДУТС (дистанционно-управляемое транспортное средство). Таким образом, резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки способен обеспечить надежную работу дополнительно к созданию более высокого давления или для независимого проведения операций герметизации/срезания. Как показано на фиг. 3 и 4, подтверждение успешности проведения операций герметизации и(или) срезания, и(или) подтверждение функционирования плашечного модуля 16 и узла поршень-плашка-шток 18 в целом может быть получено на основании положения штока 37 индикатора положения плашек. В приведенном описании примера осуществления настоящего изобретения индикатор положения показан в виде шарикового винта. Работа представленного штока 37 индикатора положения плашек основана на механическом способе, и индикатор включает шток, который может быть размещен в внутри пространства, имеющегося в центральной части узла 18 поршень-плашка-шток, и может быть присоединен в указанном внутреннем пространстве к кромке узла поршень-плашка-шток 18, расположенного на минимальном расстоянии от блок плашек 14. Шток индикатора положения плашек 37 может перемещаться в направлении внутрь отверстия, образуемого пространством приблизительно цилиндрической формы в узле поршень-плашка-шток, и, следовательно, может перемещаться, следуя за перемещением узла поршень-плашка-шток 18 в процессе выполнения операции закрывания. Как показано на чертеже, приблизительно цилиндрическое пространство и стенки, в пределах которых происходит перемещение штока 37 индикатора положения, могут включать пустотелую центральную часть узла поршень-плашка-шток 18 и часть плашечного модуля 16. Представленный шток 37 индикатора положения плашек приблизительно соосно размещен относительно центра узла поршень-плашка-шток 18. В одном примере осуществления настоящего изобретения шток 37 индикатора положения плашек может включать шариковый винт или винт подачи. В случае использования шарикового винта такой винт может быть размещен внутри пространства в центре узла поршень-плашка-шток 18 и хотя винт не присоединен, н может располагаться в непосредственной близости от кромки узла поршень-плашка-шток 18, находящегося рядом с блоком плашек 14, и в примере осуществления настоящего изобретения, он может соприкасаться с узлом поршень-плашка-шток 18. В случае использования шарикового винта в процессе проведения операции закрывания двигатель, приводимый в действие потоком гидравлической жидкости и создаваемым давлением, за счет прикладываемого усилия обеспечивает перемещение шарикового винта внутрь пространства приблизительно цилиндрической формы, по мере того как под воздействием высокого давления гидравлической жидкости происходит перемещение узла поршень-плашка-шток 18 внутрь к стволу скважины 64. В результате этого шток 37 индикатора положения плашек "следует" за блоком плашек 14 внутрь в направлении к стволу скважины 64. Шток 37 индикатора положения плашек может быть откалиброван для перемещения внутрь в прямо пропорциональной зависимости от расстояния перемещения узла поршень-плашка-шток 18 внутрь. Шток индикатора положения плашек 37 может выступать наружу из верхнего корпуса 34 и обеспечивать визуальную индикацию положения блока плашек 14 и положения узла поршень-плашка-шток 18 по отношению к противовыбросовому превентору и стволу скважины 64. Несмотря на то, что на фиг. 3 и 4 представлен шариковый винт, выполняющий функцию штока 37 индикатора положения плашек и обеспечивающий визуальную индикацию расстояния, пройденного шариковым винтом в направлении ствола скважины 64, могут быть использованы другие типы элементов, способных перемещаться относительно других частей противовыбросового превентора и(или) обеспечивающих индикацию положения поршня с плашками, в пределах объема настоящего изобретения.

- 8 030473

На фиг. 9А представлен вид сбоку внешней части резервуара вспомогательной компрессорной установки, используемого в сочетании с противовыбросовым превентором, показанном на фиг. 1, при этом резервуар включает корпус с нагнетательным отверстием и многоходовым клапаном. На фиг. 9В представлен вид сбоку в поперечном сечении резервуара вспомогательной компрессорной установки. Как описано выше, в случае отсутствия давления гидравлической жидкости или при его нежелательном использовании по какой-либо причине, может быть использован корпус 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки, содержащий резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки. В примере осуществления настоящего изобретения резервуар может быть присоединен (например, прикреплен болтами) к нижнему корпусу 38 и может быть независимо приведен в действие (например, независимо от работы гидравлики противовыбросового превентора). Таким образом, в различных примерах осуществления настоящего изобретения операция закрывания может выполняться без использования внешнего гидравлического давления, например, за счет жидкости, поступающей в отверстие 30 "закрывание" или многоходовой клапан 55, вместо использования жидкости внутри резервуара вспомогательной компрессорной установки. Например, в том случае, когда внешние гидравлические линии были разрушены в случае внезапной аварии, автономный, заключенный в корпус встроенный резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки может быть приведен в действие, как описано выше, для отведения газа (или жидкости) через многоходовой клапан 55 и может быть заполнен и(или) в нем может быть создано достаточное избыточное давление таким образом, чтобы независимо от внешнего гидравлического давления резервуар вспомогательной компрессорной установки мог самостоятельно нагнетать достаточное давление с учетом повышения давления нагнетательного поршня 56 для герметизации и(или) срезания труб ствола скважины 64. В различных примерах осуществления настоящего изобретения резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки может быть рассчитан на однократное использование, например, до тех пор, пока резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки не будет заполнен через газонагнетательное отверстие 50. Например, несмотря на то, что давление может быть сброшено из представленного резервуара вспомогательной компрессорной установки в целях обеспечения отводы узла поршень-плашка-шток 18 и блока плашек 14 в открытое положение, показанное на фиг. 1 и 3, представленный резервуар вспомогательной компрессорной установки не будет заполняться во время этого процесса, но он может быть заполнен через газонагнетательное отверстие 50, что позволит резервуару вспомогательной компрессорной установки выполнить последующую операцию закрывания. Тем не менее, в других примерах осуществления настоящего изобретения резервуар вспомогательной компрессорной установки может быть рассчитан для приема обратного потока во время операции открывания для автоматического заполнения (например, с помощью компрессора), и(или) резервуар может быть заполнен достаточным количеством газа и(или) в нем может быть создано достаточное давление для выполнения нескольких операций закрывания. Представленный резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки используется в качестве дополнительного оборудования к противовыбросовому превентору, которое может быть закреплено болтами и(или) иным образом присоединено к превентору, как показано на фиг. 1, 2, 3, 4, 6 и 7, используя уплотнительную поверхность 48, которая может включать, например, уплотнительное кольцо, плотно входящее между корпусом 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки и нижним корпусом 38. В одном примере осуществления настоящего изобретения, применяемое уплотнительное кольцо (не показано детально), может иметь форму прилегающей большой шайбы, соответствующим образом адаптирующейся к эластомерным или другим уплотняемым поверхностям, и кольцо может располагаться от внешнего периметра противовыбросового превентора у уплотняемой поверхности 48 до осевого отверстия, проходящего через центр над стволом скважины 64, при этом уплотнительное кольцо также имеет отверстие аналогичного или идентичного диаметра, проходящее через его центр. Несмотря на то, что на фиг. 9В представлен резервуар 32 вспомогательной компрессорной установки, имеющий полость, предназначенную для содержания в ней сжатого газа, в различных примерах осуществления настоящего изобретения резервуар вспомогательной компрессорной установки может включать изготовленный готовый баллон со сжатым газом или иную емкость со сжатым газом или несколько таких баллонов или емкостей. Такие емкости могут быть сконструированы и соединены таким образом, чтобы обеспечивалось заполнение и работа таким же или аналогичным образом, как и заполнение и работа представленного резервуара 32 вспомогательной компрессорной установки.

На фиг. 5 показан вид сверху в поперечном сечении противовыбросового превентора, представленного на фиг. 1, иллюстрирующий противоположно направленные плашечные модули 16, блоки плашек 14 в сборе, фиксирующие элементы 12 и внешний цилиндрический корпус противовыбросового превентора, частично состоящий из верхнего корпуса 34. Ствол скважины 64 расположен в приблизительном центре на указанном виде сверху.

Как показано на фиг. 6 и 7, в примере осуществления настоящего изобретения для упрощения изготовления, технического обслуживания и сборки и(или) транспортировки верхний корпус 34, нижний корпус 38 и корпус 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки (в случае его использования) могут быть выполнены по отдельности (например, для последующей сборки). Представленный на чертежее верхний корпус 34 включает плашечный модуль 16, открытое отверстие 26 (которое может

- 9 030473

быть присоединено к внешнему аккумулятору (не показан) или гидравлическому насосному агрегату (не показан), нагнетательный поршень 56 и канал высокого давления 71. Верхний корпус 34 обеспечивает простой и быстрый доступ к плашечным модулям 16 и к любым связанным с ними деталям, например, путем удаления фиксирующего(их) элемента(ов) 12 и извлечения плашечного модуля 16. В примере осуществления настоящего изобретения фиксирующие компоненты и(или) плашечный модуль могут быть сконструированы для удаления с помощью дистанционно-управляемого транспортного средства или иных устройств (например, при проведении подводных операций). Как описано выше, в различных примерах осуществления настоящего изобретения корпус 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки может включать закрепляемый болтами модуль, присоединяемый к нижнему корпусу 38. В примере осуществления настоящего изобретения корпус 31 резервуара вспомогательной компрессорной установки может не потребоваться для работы противовыбросового превентора, например, при использовании гидравлического привода через отверстие 30 "закрывание"; тем не менее, резервуар вспомогательной компрессорной установки позволяет повысить безаварийность, например, для дублирования и(или) проверки и также может быть использован в сочетании с гидравлическим приводом для создания повышенного давления.

Как показано на фиг. 3 и 4, при выполнении операции закрывания при нормальных условиях в одном примере осуществления настоящего изобретения гидравлическая мощность может быть использована для приведения в действие узла поршень-плашка-шток 18 за счет нагнетания гидравлической жидкости либо из трубопровода, выходящего из самого противовыбросового превентора, либо из внешнего источника для подачи мощности на гидравлический двигатель, который приводит в действие шариковый винт, действующий в качестве штока индикатора 37 положения плашек. При запуске операции закрывания узел поршень-плашка-шток 18 перемещается к стволу скважины 64 и останавливает свое продвижение вперед, когда два противоположно направленных блока плашек 14 достигают максимальной точки выдвижения в направлении ствола скважины 64 и(или) в ствол скважины 64. Перемещенный, посаженный шариковый винт может контактировать с узлом поршень-плашка-шток 18 таким образом, чтобы шариковый винт функционировал не только как шток 37 индикатора положения плашки, но и служил для механической фиксации узла поршень-плашка-шток 18 и блока плашек 14 в закрытом положении, обеспечивая дополнительную гарантию того, что узел поршень-плашка-шток 18 и блок плашек 14 не смогут отойти назад до тех пор, пока они не будут приведены в действие для такого перемещения. Различные варианты гидравлических систем, включая двигатели с гидравлическим приводом, особенности управления, расположения впускных и выпускных отверстий и резервирования, например, для повышения надежности, могут включать шариковый винт 35 в сборе для достижения требуемой функциональности и пригодности. Несмотря на то, что использование шарикового винта 35 в сборе увеличивает вес и(или) незначительно увеличивает установочную площадь противовыбросового превентора, габариты шариковых винтов в сборе в целом значительно меньше, чем величины выдвижения цилиндров плашек и габариты напорных усилителей, используемых в известных противовыбросовых превенторах. Другие типы индикаторов, например другие типы механических индикаторов или винтов, механических или электронных счетчиков с индикаторами визуального контроля, приводимыми в действие шариковыми винтами и(или) гидравлическим двигателем, откалиброванными для индикации пройденного узлом поршень-плашка-шток 18 расстояния могли бы быть использованы в пределах объема настоящего изобретения. На фиг. 7 представлен вид сбоку внешней части противовыбросового превентора в положении позади шарикового винта, шарикового винта 35 в сборе и узла поршень-плашка-шток 18, на котором также видны газонагнетательное отверстие 50 и многоходовой клапан 55. Плашечный модуль 16 показан зафиксированным на месте с помощью фиксирующего элемента 12. Представленный на чертеже фиксирующий элемент включает фиксирующие штифты или винты 66, используемые для фиксации на месте фиксирующего элемента 12, предотвращая тем самым его горизонтальное перемещение; тем не менее, могут быть использованы любые типы соединительных элементов в пределах объема настоящего изобретения, и в различных примерах осуществления настоящего изобретения могут быть использованы фиксирующие элементы, которые могут быть закреплены на месте при отсутствии соединительных элементов (например, путем посадки с натягом/прессовой посадки, с помощью защелкивающих и(или) запорных устройств и т.д.). Идентичные или аналогичные фиксирующие штифты или винты 66 могут быть использованы для закрепления идентичных или аналогичных фиксирующих элементов на противоположной стороне противовыбросового превентора, не видимой на фиг. 7. Удаление фиксирующего(их) элемента(ов) 12 обеспечивает эффективный доступ для удаления или установки плашечных модулей 16. В примере осуществления настоящего изобретения плашечный модуль 16 может быть установлен или удален из плашечной полости 4 в виде комплектного узла, содержащего все вспомогательные плашечные компоненты. Фиксирующий(е) элемент(ы) 12 предназначен(ы) для фиксации плашечного модуля 16 в целом в зафиксированном положении относительно противовыбросового превентора, например, когда плашечный модуль приведен в действие и узел поршень-плашка-шток 18 обеспечивает оказание усилия плашечным модулем 16 радиально наружу от ствола скважины 64 при перемещении узла поршеньплашка-шток 18 внутрь в направлении к стволу скважины 64. Таким образом, фиксирующий элемент 12 и плашечный модуль 16 могут быть достаточно прочными (например, иметь достаточный вес и проч- 10 030473

ность материала), чтобы выдержать усилия, создаваемые нагнетательным поршнем 56 в процессе проведения операции закрывания. Для проведения контроля давления противовыбросового превентора, как правило, требуется канал открытого доступа, проходящий через весь внешний корпус противовыбросового превентора до ствола скважины 64. В представленном примере осуществления настоящего изобретения на фиг. 1, 2, 3, 4, 6 и 8 проиллюстрированы канал(ы) доступа 65 к стволу скважины, расположенные на стороне противовыбросового превентора, и в различных примерах осуществления настоящего изобретения канал доступа к стволу скважины может быть расположен на каждой стороне нижнего корпуса 38, например, расположен приблизительно противоположно друг другу. В примере осуществления настоящего изобретения фланцевое соединение со шпильками (API) может быть использовано по внешнему периметру противовыбросового превентора, например, у отверстия канал доступа 65 к стволу скважины. На фиг. 6 представлен вид сбоку внешней части противовыбросового превентора, в целом перпендикулярно длине плашечных модулей 16, узлу поршень-плашка-шток 18 и шариковым винтам, действующим в качестве штоков индикатора положения плашек 37. В примере осуществления настоящего изобретения фиксирующие элементы 12 могут быть использованы в качестве точек подъема, например, для передвижения противовыбросового превентора, и они могут быть удалены путем удаления из них фиксирующих штифтов или винтов 66, как показано на фиг. 7, и затем путем вытягивания фиксирующих элементов 12 из противовыбросового превентора (например, горизонтально, в направлении наружу от чертежа). В примере осуществления настоящего изобретения фиксирующие элементы и(или) фиксирующие штифты/винты могут быть предназначены для обеспечения доступа и передвижения с помощью дистанционно-управляемого транспортного средства (например, во время проведения подводных операций), обеспечивая дистанционное удаление фиксирующих элементов 12 и взаимозамену плашечных модулей 16, например, как часть работ по проведению технического обслуживания.

Таким образом, примеры осуществления настоящего изобретения, используемые в пределах объема настоящего изобретения, могут включать компактный, составной, противовыбросовый превентор плашечного типа высокого давления, который является размерно варьируемым (например, чтобы он подходил к различным размерам стволов скважин и связанного с ними оборудования). Такие противовыбросовые превенторы могут включать в целом цилиндрический верхний и нижний корпуса, имеющие отверстие в центре, через которое, может быть пропущена по меньшей мере одна труба, например, для размещения над стволом скважины. Встроенный напорный усилитель может быть размещен полностью внутри корпуса противовыбросового превентора, имеющего сторону низкого давления с большей площадью поверхности по сравнению со стороной высокого давления, для приведения в действие гидравлической жидкостью или одним или несколькими газами. На практике гидравлическая жидкость или газ оказывают усилие на сторону низкого давления, побуждая сторону высокого давления оказывать усилие на гидравлическую жидкость или один или более газов, таким образом, чтобы давление жидкости или газа на стороне высокого давления превышало давление жидкости или газа на стороне низкого давления. Таким образом, жидкость или газ на стороне высокого давления подают повышенное давление к гидравлическим плашкам, достаточное для выполнения операций герметизации и(или) срезания.

В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать подключаемый напрямую гидравлический плашечный модуль, фиксируемый в месте монтажа фиксирующими элементами или аналогичными зажимными элементами, при этом исключается необходимость использования крышек или дверец.

В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать присоединяемый резервуар сжатого газа. Сжатый газ из резервуара может быть использован в качестве замены гидравлической жидкости или газа или являться дополнительным средством при их использовании для создания дополнительного усилия и(или) независимого выполнения операций по герметизации и(или) срезанию.

В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать индикаторное устройство (например, механический индикатор), используемое для индикации положения гидравлических плашек. В примере осуществления настоящего изобретения противовыбросовый превентор может включать шариковый винт, который приводится в действие для перемещения в направлении к стволу скважины по мере перемещения гидравлических плашек в процессе проведения операции герметизации и(или) срезания таким образом, чтобы шариковый винт предотвращал самостоятельный отход гидравлических плашек, тем самым блокируя гидравлические плашки в случае потери давления в гидравлической жидкости или газе, используемых для приведения в действие плашек. Шариковый винт может приводится в действие гидравлическим двигателем, который приводится в действие гидравлической жидкостью на стороне либо низкого, либо высокого давления усилителя и(или) внешним источником жидкости. Шариковый винт может также функционировать в качестве индикаторного устройства, используемого для визуальной проверки положения плашек.

В соответствии с настоящим изобретением противовыбросовые превенторы могут быть выполнены в виде блоков из двух или нескольких противовыбросовых превенторов, и в различных примерах осуществления настоящего изобретения в них могут быть использованы уплотнительные узлы. В примере осуществления настоящего изобретения один или несколько блокировочных "L''-образных пальцев спо- 11 030473

собны функционировать в качестве фиксирующих соединений и соответствующих уплотнений, обеспечивая блочный монтаж путем установки первого противовыбросового превентора поверх второго противовыбросового превентора, при этом один из противовыбросовых превенторов снабжен несколькими "L''-образными выступами, в то время как другой снабжен рядом соответствующих "L''-образных углублений/вырезов, предназначенных для размещения в них выступов. На практике после размещения выступов в соответствующих углублениях один из противовыбросовых превенторов может поворачиваться относительно другого для блокировки обоих противовыбросовых превенторов. В примере осуществления настоящего изобретения уплотнительный узел обеспечивает сопряжение поверхностей противовыбросовых превенторов, и "L''-образные соединения могут быть расположены позади уплотнительных узлов. Несмотря на то, что по всему тексту заявки дается ссылка на использование гидравлической жидкости, следует понимать, что любая текучая среда, в том числе жидкости и газы, могла бы быть использована в пределах объема настоящего изобретения. При этом несмотря на то, что в описании конкретно указываются нефтяные и(или) газовые скважины, раскрытый предмет изобретения применим в других областях, что должно быть очевидно для специалистов в данной области техники после ознакомления с настоящим изобретением, и настоящей заявкой предусматривается включение таких других областей.

Claims (20)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Плашечный противовыбросовый превентор, включающий корпус;

   гидравлическую камеру плашек внутри корпуса;

   по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой внутри корпуса, в котором поршень с плашкой включает первый конец, соединенный с плашкой, и второй конец, гидравлически соединенный с гидравлической камерой плашек, и в котором поршень с плашкой перемещается между закрытым положением, при котором плашка, по меньшей мере частично, перекрывает скважину, и открытым положением; и

   нагнетательный поршень внутри корпуса, в котором нагнетательный поршень включает первый конец, гидравлически соединенный с гидравлической камерой плашек, и второй конец, гидравлически соединенный с первичным источником гидравлической жидкости, и в котором второй конец нагнетательного поршня включает площадь поверхности, превышающую площадь поверхности первого конца нагнетательного поршня,

   так что при первом давлении гидравлическая жидкость из первичного источника гидравлической жидкости оказывает усилие на второй конец нагнетательного поршня для перемещения нагнетательного поршня, в котором перемещение нагнетательного поршня оказывает второе давление на гидравлическую жидкость в гидравлической камере плашек, в котором второе давление превышает первое давление, и в котором второе давление оказывает усилие на поршень с плашками и поджимает плашки в направлении закрытого положения.
2. 2. Превентор по п.1, в котором по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой и нагнетательный поршень в основном расположены вертикально соосно.
3. 3. Превентор по п.1, в котором по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой предназначен для перемещения вдоль первой оси и нагнетательный поршень предназначен для перемещения вдоль второй оси, и в котором вторая ось перпендикулярна первой оси.
4. 4. Превентор по п.1, в котором нагнетательный поршень включает верхнюю сторону, расположенную противоположно второму концу нагнетательного поршня и горизонтально смещенную от первого конца нагнетательного поршня, при этом устройство дополнительно включает нагнетательную камеру для обеспечения перемещения нагнетательного поршня.
5. 5. Превентор по п.4, в котором нагнетательный поршень предназначен для перемещения в первом направлении под действием усилия, прилагаемого к его второму концу гидравлической жидкостью из первичного источника гидравлической жидкости, тем самым сжимая гидравлическую жидкость в нагнетательной камере, и в котором нагнетательный поршень предназначен для перемещения во втором направлении под действием усилия, создаваемого сжатой жидкостью в нагнетательной камере, при отсутствии усилия, создаваемого гидравлической жидкостью из первичного источника гидравлической жидкости.
6. 6. Превентор по п.1, в котором нагнетательный поршень включает L-образную полуформу поперечного сечения.
7. 7. Превентор по п.1, дополнительно включающий вторичный источник гидравлической жидкости внутри корпуса, соединенный со вторым концом нагнетательного поршня, в котором вторичный источник гидравлической жидкости предназначен для подачи гидравлической жидкости ко второму концу нагнетательного поршня при давлении, достаточном для осуществления перемещения плашки независимо от первичного источника гидравлической жидкости.
8. 8. Превентор по п.7, в котором вторичный источник гидравлической жидкости включает газовый резервуар, газогенерирующий материал или их сочетание.

   - 12 030473
9. 9. Превентор по п.8, в котором газовый резервуар расположен в основном вертикально соосно по меньшей мере с одним поршнем по меньшей мере с одной плашкой и нагнетательным поршнем.
10. 10. Превентор по п.1, в котором корпус имеет в целом форму с круглым горизонтальным поперечным сечением.
11. 11. Превентор по п.10, в котором корпус включает первую часть, содержащую по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой, в котором первая часть предназначена для удержания второго давления, и вторая часть расположена ниже первой части, в котором вторая часть прикрепляется к первой части в нескольких угловых положениях.
12. 12. Превентор по п.1, дополнительно включающий вставной фиксирующий элемент для удерживания по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой внутри корпуса, в котором вставной фиксирующий элемент может быть извлечен наружу в горизонтальном направлении относительно корпуса.
13. 13. Превентор по п.12, в котором по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой может быть извлечен наружу в горизонтальном направлении относительно корпуса в целях обеспечения его ремонта, замены или технического обслуживания.
14. 14. Превентор по п.1, дополнительно включающий механический индикатор, соединенный по меньшей мере с одним поршнем по меньшей мере с одной плашкой для проверки положения по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой относительно корпуса.
15. 15. Превентор по п.14, в котором механический индикатор включает удлиненный элемент, размещенный внутри отверстия по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой и перемещающийся относительно отверстия, стопорный элемент, перемещающийся внутрь относительно по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой для блокировки по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой в закрытом положении, или их сочетания.
16. 16. Превентор по п.1, дополнительно включающий передвижной стопорный элемент, предназначенный для удерживания по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой в закрытом положении независимо от давления, оказываемого гидравлической жидкостью по меньшей мере на один поршень по меньшей мере с одной плашкой в гидравлической камере плашек.
17. 17. Превентор по п.1, в котором нагнетательный поршень предназначен для перемещения в направлении вверх в ответ на усилие, прилагаемое к его второму концу гидравлической жидкостью из первичного источника гидравлической жидкости, и в котором нагнетательный поршень предназначен для перемещения в направлении вниз под действием силы тяжести при отсутствии усилия, прилагаемого гидравлической жидкостью из первичного источника гидравлической жидкости.
18. 18. Плашечный противовыбросовый превентор, включающий

    по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой, включающий конец, сообщающийся с гидравлической камерой;

    нагнетательный поршень, включающий первый конец, сообщающийся с гидравлической камерой, и второй конец, соединенный с приводным устройством, в котором второй конец имеет площадь поверхности, превышающую площадь поверхности первого конца; и

    корпус, содержащий по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой, гидравлическую камеру и нагнетательный поршень,

    так что приведение в действие приводного устройства обеспечивает приложение первого давления ко второму концу нагнетательного поршня для перемещения нагнетательного поршня, и в котором при перемещении нагнетательного поршня создается второе давление, превышающее первое давление, прилагаемое к концу поршня с плашками для перемещения поршня с плашками.
19. 19. Превентор по п.18, в котором корпус имеет в целом форму с круглым горизонтальным поперечным сечением.
20. 20. Плашечный противовыбросовый превентор, включающий корпус, имеющий в целом форму с круглым поперечным сечением; плашку, по меньшей мере частично, расположенную внутри корпуса; гидравлическую камеру плашек внутри корпуса;

    по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой внутри корпуса, в котором по меньшей мере один поршень по меньшей мере с одной плашкой включает первый конец, соединенный с плашкой, и второй конец, гидравлически сообщающийся с гидравлической камерой плашек;

    нагнетательный поршень внутри корпуса, в котором нагнетательный поршень включает первый конец, сообщающийся с гидравлической камерой плашек, и второй конец, гидравлически сообщающийся с первичным источником гидравлической жидкости, и в котором второй конец нагнетательного поршня имеет площадь поверхности, превышающую площадь поверхности первого конца нагнетательного поршня;

    нагнетательную камеру, предназначенную для обеспечения перемещения в ней нагнетательного поршня,

    так что гидравлическая жидкость из первичного источника гидравлической жидкости оказывает первое давление на второй конец нагнетательного поршня для перемещения нагнетательного поршня в

    - 13 030473

    первом направлении, в котором перемещение нагнетательного поршня в первом направлении оказывает второе давление, превышающее первое давление, на гидравлическую жидкость в гидравлической камере плашек и сжимает гидравлическую жидкость в нагнетательной камере, в котором второе давление, оказываемое на гидравлическую жидкость в гидравлическом цилиндре плашек, прилагает усилие к поршню для перемещения плашек и поджимает плашку в направлении закрытого положения, которое, по меньшей мере частично, обеспечивает перекрывание скважины,

    и так что при перемещении нагнетательного поршня во втором направлении, противоположном первому направлению перемещения, под действием усилия, создаваемого сжатой жидкостью, в нагнетательной камере при отсутствии усилия, прилагаемого гидравлической жидкостью из первичного источника гидравлической жидкости, происходит сброс давления из гидравлической камеры плашек, тем самым обеспечивая перемещение по меньшей мере одного поршня по меньшей мере с одной плашкой в направлении от закрытого положения.