RU146805U1

RU146805U1 - UNIVERSAL ANTI-EMISSION PREVENTOR FOR SEALING A WELL OF A WELL

Info

Publication number: RU146805U1
Application number: RU2014121534/03U
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Тимофеев; Евгений Владимирович Воронин; Борис Александрович Матюхин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Станкотехника"
Priority date: 2014-05-27
Filing date: 2014-05-27
Publication date: 2014-10-20

Abstract

1. Универсальный противовыбросовый превентор для герметизации устья скважины, содержащий кольцевой корпус с верхней и нижней крышками, в центральное отверстие которого установлен с возможностью сжимания к центру превентора под воздействием внешнего обжимного элемента кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, причем в вертикальной плоскости уплотнительный элемент и внешний обжимной элемент зафиксированы внутренними поверхностями верхней и нижней крышек, а в горизонтальной - внутренней поверхностью корпуса, отличающийся тем, что внешний обжимной элемент выполнен в виде кольцевой диафрагмы из эластичного материала с П-образным профилем с возможностью работы на растяжение к центру превентора под воздействием жидкости, поступающей под давлением через, по крайней мере, одно сквозное отверстие в корпусе превентора, при одновременном сжимании уплотнительного элемента до полного перекрытия устья скважины, при этом боковые поверхности диафрагмы выполнены в виде U-образных изгибов с разнонаправленными выпуклостями, на периферийных открытых торцах боковых поверхностей диафрагмы предусмотрены фиксаторы для герметичной установки и крепления диафрагмы по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса, а геометрические размеры кольцевого уплотнительного элемента и диафрагмы выбраны из условия плотного прилегания боковых поверхностей диафрагмы и торцов уполотнительного элемента к внутренним поверхностям крышек превентора.2. Универсальный противовыбросовый превентор по п. 1, отличающийся тем, что кольцевой уплотнительный элемент представляет собой кольцо с множеством диафрагмир�1. A universal blowout preventer for sealing a wellhead, comprising an annular body with upper and lower covers, in the central hole of which is installed with the possibility of compression to the center of the preventer under the influence of an external crimping element, an annular sealing element of elastic material, and in the vertical plane the sealing element and the external the crimp element is fixed by the inner surfaces of the upper and lower covers, and in the horizontal by the inner surface of the housing, I distinguish the fact that the external crimping element is made in the form of an annular diaphragm of an elastic material with a U-shaped profile with the ability to work in tension to the center of the preventer under the influence of a fluid flowing under pressure through at least one through hole in the housing of the preventer, while compressing the sealing element until the wellhead is completely blocked, while the lateral surfaces of the diaphragm are made in the form of U-shaped bends with multidirectional convexities at the peripheral open ends of the sides On the diaphragm surfaces, clamps are provided for the tight installation and fastening of the diaphragm along its entire perimeter to the inner surface of the housing, and the geometrical dimensions of the annular sealing element and the diaphragm are selected from the tight fit of the side surfaces of the diaphragm and the ends of the sealing element to the inner surfaces of the preventer covers. 2. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the annular sealing element is a ring with many diaphragms�

Description

Полезная модель относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении и ремонте с целью обеспечения безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазопроявлений и охраны окружающей среды.The utility model relates to equipment for sealing the mouth of oil and gas wells during their construction, development and repair in order to ensure safety, prevention and elimination of oil and gas occurrences, and environmental protection.

Известен универсальный противовыбросовый превентор для герметизации устья скважины, содержащий кольцевой корпус с верхней и нижней крышками, в центральное отверстие которого установлен с возможностью сжимания к центру превентора под воздействием внешнего обжимного элемента кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, причем в вертикальной плоскости уплотнительный элемент и внешний обжимной элемент зафиксированы внутренними поверхностями верхней и нижней крышек, а в горизонтальной - внутренней поверхностью корпуса (Патент США №4458876, приоритет от 16.09.1982 г., МПК E21B 33/06).A well-known universal blowout preventer for sealing a wellhead, comprising an annular body with upper and lower covers, in the central hole of which is installed with the possibility of compressing to the center of the preventer under the influence of an external crimp element, an annular sealing element of elastic material, and in the vertical plane the sealing element and the external crimp the element is fixed by the inner surfaces of the upper and lower covers, and in the horizontal - the inner surface of the body ( US patent No. 4458876, priority from 09.16.1982, IPC E21B 33/06).

Недостатком данного превентора является сложность конструкции для передачи усилия на внешний обжимной элемент посредством Т-образного поршня, что выражается в большом количестве уплотняемых поверхностей и ведет к возможным протечкам, сложному ремонту, трудности выявления мест протечек, перекосу поршня. Использование Т-образного поршня также приводит к увеличению габаритов и веса превентора, что вызывает сложности эксплуатирования превентора на некоторых типах буровых установок.The disadvantage of this preventer is the design complexity for transmitting force to the external crimping element by means of a T-shaped piston, which is expressed in a large number of sealed surfaces and leads to possible leaks, difficult repair, difficulty in identifying leaks, and distortion of the piston. The use of a T-shaped piston also leads to an increase in the dimensions and weight of the preventer, which makes it difficult to operate the preventer on some types of drilling rigs.

Техническим результатом, достигаемым заявленной полезной моделью по отношению к известному из патента США №4458876 превентору, является повышение надежности работы и ремонтопригодности превентора при одновременном упрощении конструкции, а также существенном снижении габаритно-весовых показателей за счет отказа от использования поршневой группы и использования диафрагмы из эластичного материала для передачи усилия на кольцевой уплотнительный элемент, конструкция которой позволяют ей деформироваться (растягиваться) в заданных допустимых пределах, необходимых для полного закрытия кольцевого уплотнительного элемента, без возникновения внутренних напряжений материала из которого она изготовлена, в отличие от известного из патента США №4458876 деформируемого внешнего обжимного кольца.The technical result achieved by the claimed utility model in relation to the preventer known from US Pat. No. 4,458,876 is to increase the reliability and maintainability of the preventer while simplifying the design, as well as significantly reducing overall weight and weight indicators due to the rejection of the use of a piston group and the use of an elastic diaphragm material for transferring force to the annular sealing element, the design of which allows it to deform (stretch) at specified tolerances Mykh extent necessary to complete closure of the annular sealing element, without the occurrence of internal stresses of the material from which it is made, unlike known from US patent №4458876 deformable outer compression ring.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном из патента США №4458876 универсальном противовыбросом превенторе для герметизации устья скважины, содержащем кольцевой корпус с верхней и нижней крышками, в центральное отверстие которого установлен с возможностью сжимания к центру превентора под воздействием внешнего обжимного элемента кольцевой уплотнительный элемент из эластичного материала, причем в вертикальной плоскости уплотнительный элемент и внешний обжимной элемент зафиксированы внутренними поверхностями верхней и нижней крышек, а в горизонтальной - внутренней поверхностью корпуса, внешний обжимной элемент выполнен в виде кольцевой диафрагмы из эластичного материала с П-образным профилем с возможностью работы на растяжение к центру превентора под воздействием жидкости, поступающей под давлением через, по крайней мере, одно сквозное отверстие в корпусе превентора, при одновременном сжимании уплотнительного элемента до полного перекрытия устья скважины, при этом боковые поверхности диафрагмы выполнены в виде U-образных изгибов с разнонаправленными выпуклостями, на периферийных открытых торцах боковых поверхностей диафрагмы предусмотрены фиксаторы для герметичной установки и крепления диафрагмы по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса, а геометрические размеры кольцевого уплотнительного элемента и диафрагмы выбраны из условия плотного прилегания боковых поверхностей диафрагмы и торцов уплотнительного элемента к внутренним поверхностям крышек превентора.The specified technical result is achieved by the fact that in the well-known universal blowout preventer for sealing a wellhead containing an annular housing with upper and lower covers, the central opening of which is installed with the possibility of compressing an annular sealing element to the center of the preventer under the influence of an external crimp element made of elastic material, and in the vertical plane the sealing element and the external crimping element are fixed by the inner surfaces of the rkhnei and the lower covers, and in horizontal - the inner surface of the housing, the external crimping element is made in the form of an annular diaphragm of elastic material with a U-shaped profile with the ability to work in tension to the center of the preventer under the influence of a fluid flowing under pressure through at least one through hole in the preventer housing, while compressing the sealing element until the wellhead is completely blocked, while the lateral surfaces of the diaphragm are made in the form of U-shaped bends with different directions hollow convexes, on the peripheral open ends of the side surfaces of the diaphragm, clamps are provided for tight installation and fastening of the diaphragm along its entire perimeter to the inner surface of the housing, and the geometrical dimensions of the annular sealing element and the diaphragm are selected from the condition of tight fit of the lateral surfaces of the diaphragm and the ends of the sealing element to the inner surfaces preventer covers.

Для получения указанного технического результата целесообразно, чтобы кольцевой уплотнительный элемент представлял собой кольцо с множеством диафрагмированных металлических вставок, залитых в его тело и имеющих соединенные перемычкой верхние и нижние треугольные основания.To obtain the specified technical result, it is advisable that the annular sealing element was a ring with many diaphragmed metal inserts embedded in his body and having upper and lower triangular bases connected by a jumper.

Для получения указанного технического результата желательно, чтобы на внутренней поверхности корпуса были выполнены ответные волнообразным изгибам боковых поверхностей кольцевые проточки, обеспечивающие возможность диафрагмы находиться в рабочем положении без потери формы и провисания.To obtain the indicated technical result, it is desirable that ring grooves corresponding to the undulating bends of the lateral surfaces are made on the inner surface of the housing, which make it possible for the diaphragm to be in the working position without losing shape and sagging.

Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять сквозное отверстие для подачи рабочей жидкости в центре внешней боковой части корпуса.To obtain the specified technical result, it is recommended to make a through hole for supplying the working fluid in the center of the outer side of the housing.

Кроме того, не менее предпочтительно, чтобы фиксаторы, обеспечивающие герметичную установку и крепление диафрагмы по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса, были выполнены в виде обращенных навстречу друг другу бортиков, с помощью которых диафрагма герметично фиксируется в корпусе за счет взаимодействия с предусмотренными на внутренней поверхности корпуса кольцевыми проточками под указанные бортики.In addition, it is no less preferable that the clamps, which ensure a tight installation and fastening of the diaphragm along its entire perimeter to the inner surface of the housing, are made in the form of facing sides towards each other, with which the diaphragm is hermetically fixed in the housing due to interaction with those provided on the inner the surface of the housing with annular grooves for the specified sides

Для обеспечения более плотного прилегания диафрагмы к корпусу, желательно, чтобы в месте контакта диафрагмы с уплотнительным элементом внутренняя поверхность корпуса превентора была выполнена цилиндрической.To ensure a more tight fit of the diaphragm to the housing, it is desirable that at the point of contact of the diaphragm with the sealing element, the inner surface of the preventer housing is cylindrical.

Для соединения превентора с оборудованием скважины допускается на внешних поверхностях верхней и нижней крышек превентора выполнять фланцы.To connect the preventer with the equipment of the well, flanges are allowed on the outer surfaces of the upper and lower covers of the preventer.

Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять кольцевую диафрагму из резины.To obtain the specified technical result, it is recommended to perform an annular diaphragm made of rubber.

Для получения указанного технического результата рекомендуется выполнять кольцевой уплотнительный элемент из резины.To obtain the specified technical result, it is recommended to perform an annular sealing element made of rubber.

Полезная модель поясняется рисунками, гдеThe utility model is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 - изображен общий вид превентора в разрезе;in FIG. 1 - shows a General view of the preventer in the context;

на фиг. 2 - изображена диафрагма;in FIG. 2 - shows the diaphragm;

на фиг. 3 - изображена диафрагма в изометрии;in FIG. 3 - shows the diaphragm in isometry;

на фиг. 4 - изображен кольцевой уплотнительный элемент;in FIG. 4 - shows an annular sealing element;

на фиг. 5 - изображен кольцевой уплотнительный элемент в изометрии;in FIG. 5 - shows an annular sealing element in isometry;

на фиг. 6 - изображена металлическая вставка кольцевого уплотнительного элемента;in FIG. 6 - shows a metal insert of an annular sealing element;

на фиг. 7 - изображена металлическая вставка кольцевого уплотнительного элемента в изометрии.in FIG. 7 shows a metal insert of an annular sealing element in isometry.

Универсальный противовыбросовый превентор для герметизации устья скважины содержит кольцевой корпус 1 с центральным отверстием 2 и съемными верхней 3 и нижней 4 крышками, установленный в центральное отверстие кольцевой уплотнительный элемент 7, обеспечивающий герметизацию устья скважины, и кольцевую диафрагму 8 для сжатия кольцевого уплотнительного элемента при герметизации устья скважины, установленную между кольцевым уплотнительным элементом и внутренней поверхностью корпуса 1. Верхняя и нижняя крышки неподвижно закреплены к корпусу 1 с помощью шпилек 5 и гаек 6.A universal blowout preventer for sealing a wellhead comprises an annular body 1 with a central hole 2 and removable upper 3 and lower 4 covers, an annular sealing element 7 installed in the central hole providing sealing of the wellhead, and an annular diaphragm 8 for compressing the annular sealing element when sealing the wellhead wells installed between the annular sealing element and the inner surface of the housing 1. The upper and lower covers are fixed to the body y 1 via pins 5 and nuts 6.

Кольцевой уплотнительный элемент 7 выполнен из эластичного материала, например, резины, и представляет собой (с возможностью работы на сжатие к центру превентора под действием диафрагмы) кольцо с множеством диафрагмированных металлических вставок 14, залитых в это кольцо и имеющих соединенные перемычкой 15 верхние 16 и нижние 17 треугольные основания.The annular sealing element 7 is made of an elastic material, for example rubber, and is (with the ability to compress to the center of the preventer under the action of the diaphragm) a ring with many diaphragmed metal inserts 14 embedded in this ring and having upper 16 and lower connected by a jumper 15 17 triangular bases.

Кольцевая диафрагма 8 выполнена из эластичного материала, например, резины, с П-образным профилем с возможностью работы на растяжение в направлении к центру превентора под воздействием жидкости, поступающей под давлением через, по крайней мере, одно сквозное отверстие в корпусе, при одновременном сжимании уплотнительного элемента до полного перекрытия устья скважины, при этом боковые поверхности диафрагмы выполнены в виде волнообразных изгибов с разнонаправленными выпуклостями 9, на периферийных (открытых) торцах боковых поверхностей диафрагмы предусмотрены фиксаторы для герметичной установки и крепления диафрагмы 8 по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса 1, а геометрические размеры кольцевого уплотнительного элемента и диафрагмы выбраны из условия плотного (беззазорного) прилегания боковых поверхностей диафрагмы и торцов уплотнительного элемента к внутренним поверхностям крышек превентора.The annular diaphragm 8 is made of an elastic material, for example rubber, with a U-shaped profile with the ability to work in tension towards the center of the preventer under the influence of a fluid flowing under pressure through at least one through hole in the housing, while compressing the sealing element until the wellhead is completely blocked, while the lateral surfaces of the diaphragm are made in the form of wave-like bends with multidirectional convexities 9, at the peripheral (open) ends of the side surfaces The aperture provided fixers for sealed mounting and fixing the diaphragm 8 around its entire perimeter to the inner surface of the housing 1, and the geometrical dimensions of the annular sealing member and the diaphragm are selected from the conditions of dense (backlash) of lateral abutment surfaces of the diaphragm and the ends of the sealing member to the inner surfaces of covers of the BOP.

На внутренней поверхности корпуса 1 выполнены ответные U-образным складкам боковых поверхностей 9 кольцевые проточки 12, обеспечивающие возможность диафрагмы находиться в рабочем положении без потери формы и провисания.On the inner surface of the casing 1, annular grooves 12, corresponding to the U-shaped folds of the side surfaces 9, are made, which make it possible for the diaphragm to be in the working position without losing shape or sagging.

Таким образом, между внутренней полостью П-образной диафрагмы 8 и внутренней поверхностью корпуса 1 образуется закрытая полость 18, которая может увеличиваться (растягиваться) в сторону уплотнительного элемента под воздействием жидкости, поступающей под давлением в корпус 1 через, по крайней мере, одно сквозное отверстие 19 в корпусе 1, при этом уплотнительный элемент сжимается к центру превентора, перекрывая устье скважины, а волнообразные изгибы (U-образные складки) боковых поверхностей 9 диафрагмы 8 обеспечивают возможность рабочей поверхности диафрагмы 20 расширяться, не создавая внутренних напряжений ее боковых поверхностей. Сквозное отверстие 19 для подачи рабочей жидкости в полость 18 выполнено на внешней боковой части корпуса, например, в центре корпуса.Thus, between the inner cavity of the U-shaped diaphragm 8 and the inner surface of the housing 1, a closed cavity 18 is formed, which can increase (stretch) towards the sealing element under the influence of a fluid flowing under pressure into the housing 1 through at least one through hole 19 in the housing 1, while the sealing element is compressed towards the center of the preventer, overlapping the wellhead, and wave-like bends (U-shaped folds) of the side surfaces 9 of the diaphragm 8 provide the possibility of working on top the diaphragm 20 to expand without creating internal stresses of its side surfaces. A through hole 19 for supplying the working fluid to the cavity 18 is made on the outer side of the housing, for example, in the center of the housing.

Фиксаторы, обеспечивающие герметичную установку и крепление диафрагмы 8 по всему ее периметру к внутренней поверхности корпуса 1, выполнены, например, в виде обращенных навстречу друг другу бортиков 10, с помощью которых диафрагма герметично фиксируется в корпусе 1 за счет взаимодействия с предусмотренными на внутренней поверхности корпуса кольцевыми проточками 11 под указанные бортики 10.The latches, which ensure a tight installation and fastening of the diaphragm 8 along its entire perimeter to the inner surface of the housing 1, are made, for example, in the form of bumpers 10 facing each other, with the help of which the diaphragm is hermetically fixed in the housing 1 due to interaction with those provided on the inner surface of the housing annular grooves 11 under the specified sides 10.

В месте контакта диафрагмы с уплотнительным элементом 7 внутренняя поверхность корпуса выполнена цилиндрической 13, что обеспечивает более плотное прилегание рабочей поверхности диафрагмы 8 к корпусу 1.In the place of contact of the diaphragm with the sealing element 7, the inner surface of the housing is cylindrical 13, which provides a more snug fit of the working surface of the diaphragm 8 to the housing 1.

На внешних поверхностях верхней и нижней крышек превентора предусмотрены фланцы 21 для соединения с оборудованием скважины.On the outer surfaces of the upper and lower covers of the preventer, flanges 21 are provided for connecting to well equipment.

Работа превентора осуществляется следующим образом.The work of the preventer is as follows.

Закрытие кольцевого уплотнительного элемента 7 осуществляется за счет подачи рабочей жидкости под давлением через отверстие 19 в полость 18. Под действием давления рабочая поверхность 20 диафрагмы 8 перемещается в направлении центра превентора, тем самым, заставляя закрываться кольцевой уплотнительный элемент 7. U-образные складки боковых поверхностей 9 диафрагмы 8 позволяют рабочей поверхности 20 перемещаться, не создавая внутренних напряжений боковых поверхностей диафрагмы.The closure of the annular sealing element 7 is carried out by supplying the working fluid under pressure through the opening 19 to the cavity 18. Under pressure, the working surface 20 of the diaphragm 8 moves towards the center of the preventer, thereby causing the annular sealing element 7. to be closed. U-shaped folds of the side surfaces 9 of the diaphragm 8 allow the working surface 20 to move without creating internal stresses of the side surfaces of the diaphragm.

Внутренняя часть кольцевого уплотнительного элемента выдавливается внутрь (к центру превентора) и поворачивает металлические вставки 14, чтобы продвинуть их торцы 22 на наибольшее радиальное расстояние.The inner part of the annular sealing element is extruded inward (towards the center of the preventer) and rotates the metal inserts 14 to advance their ends 22 to the greatest radial distance.

Металлические вставки 14 расположены таким образом, что при повороте, поверхность 23 каждой вставки давит на поверхность 24 соседней вставки, тем самым обеспечивая возможность равномерного закрытия кольцевого уплотнительного элемента 7.The metal inserts 14 are arranged in such a way that during rotation, the surface 23 of each insert presses on the surface 24 of the adjacent insert, thereby making it possible to uniformly close the annular sealing element 7.

Движение вставок 14 не вызывает повреждений диафрагмы 8.The movement of the inserts 14 does not cause damage to the diaphragm 8.

Открытие кольцевого уплотнительного элемента 7 происходит после прекращения подачи жидкости под давлением в отверстие 19 за счет упругих свойств резинового кольца уплотнительного элемента 7.The opening of the annular sealing element 7 occurs after the termination of the flow of fluid under pressure into the hole 19 due to the elastic properties of the rubber ring of the sealing element 7.

Claims

1. A universal blowout preventer for sealing a wellhead, comprising an annular body with upper and lower covers, in the central hole of which is installed with the possibility of compression to the center of the preventer under the influence of an external crimping element, an annular sealing element of elastic material, and in the vertical plane the sealing element and the external the crimp element is fixed by the inner surfaces of the upper and lower covers, and in the horizontal by the inner surface of the housing, I distinguish the fact that the external crimping element is made in the form of an annular diaphragm of an elastic material with a U-shaped profile with the ability to work in tension to the center of the preventer under the influence of a fluid flowing under pressure through at least one through hole in the housing of the preventer, while compressing the sealing element until the wellhead is completely blocked, while the lateral surfaces of the diaphragm are made in the form of U-shaped bends with multidirectional convexities at the peripheral open ends of the sides On the diaphragm surfaces, clamps are provided for the hermetic installation and fastening of the diaphragm along its entire perimeter to the inner surface of the housing, and the geometrical dimensions of the annular sealing element and the diaphragm are selected from the tight fit of the side surfaces of the diaphragm and the ends of the sealing element to the inner surfaces of the preventer covers.

2. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the annular sealing element is a ring with many diaphragmed metal inserts embedded in its body and having upper and lower triangular bases connected by a jumper.

3. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the housing there are made circular grooves corresponding to wave-like bends of the lateral surfaces, making it possible for the diaphragm to be in the working position without losing shape and sagging.

4. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the through hole for supplying the working fluid is made in the center of the outer side of the housing.

5. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the latches providing a sealed installation and fastening of the diaphragm 8 along its entire perimeter to the inner surface of the housing are made in the form of flanges facing each other, with which the diaphragm is hermetically fixed in the housing 1 due to interaction with the annular grooves provided on the inner surface of the housing for the indicated sides.

6. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that at the point of contact of the diaphragm with the sealing element, the inner surface of the preventer housing is cylindrical, which provides a more snug fit between the diaphragm and the housing.

7. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that flanges are provided on the outer surfaces of the upper and lower covers of the preventer to connect to the well equipment.

8. The universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the annular diaphragm is made of rubber.

9. A universal blowout preventer according to claim 1, characterized in that the annular sealing element is made of rubber.