RU2013519C1 - Universal preventer - Google Patents

Universal preventer Download PDF

Info

Publication number
RU2013519C1
RU2013519C1 SU4922783A RU2013519C1 RU 2013519 C1 RU2013519 C1 RU 2013519C1 SU 4922783 A SU4922783 A SU 4922783A RU 2013519 C1 RU2013519 C1 RU 2013519C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
preventer
axis
sealing elements
dies
cuff
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Леонтьевич Пшеничный
Original Assignee
Павел Леонтьевич Пшеничный
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Леонтьевич Пшеничный filed Critical Павел Леонтьевич Пшеничный
Priority to SU4922783 priority Critical patent/RU2013519C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2013519C1 publication Critical patent/RU2013519C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry. SUBSTANCE: device includes sealing members located on two levels and having a gate chamber between them. Blind and pipe rams, sealing rings with spring clamps or clamping rings, and traditional sealing rings are employed in various combinations as the sealing member. EFFECT: enlarged operating capabilities. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для герметизации устьев скважин всех назначений. The invention relates to drilling equipment and is intended for sealing wellheads for all purposes.

Ближайшим аналогом принята заявка N 4.747.447, в которой в качестве герметизирующих элементов приняты плашки "трубные" или "глухие", расположенные в одном уровне - в нижней части превентора, которую можно назвать "картер плашечный". Плашки приводятся в действие гидродвигателем, состоящим из цилиндра, который является продолжением картера плашечного и цангового поршня, в виде усеченного полого конуса с полым штоком, внутренний диаметр которого является проходным диаметром превентора. В верхней части корпуса, являющейся продолжением цилиндра, который можно назвать "картер стопорный", размещен автоматический винто-шлицевой стопор, исключающий произвольную разгерметизацию скважины. The closest analogue is the application N 4.747.447, in which dies "pipe" or "deaf" are located as sealing elements, located at the same level - in the lower part of the preventer, which can be called "die sump". The dies are driven by a hydraulic motor consisting of a cylinder, which is a continuation of the crankcase of the ram and collet piston, in the form of a truncated hollow cone with a hollow rod, the inner diameter of which is the bore diameter of the preventer. In the upper part of the casing, which is a continuation of the cylinder, which can be called a “lock case”, an automatic screw-slotted stop is placed, eliminating arbitrary depressurization of the well.

Каждый из картеров занимает примерно половину высоты корпуса превентора. Each of the crankcases occupies approximately half the height of the preventer housing.

Отвод плашек от оси превентора в сторону его стенок, необходимый для прохода долота, обеспечивается только автоматически пружинами. Следовательно, при их заедании они могут остаться в положении "превентор закрыт", что явится препятствием для прохода долота. Обмывка плашек, плашечного картера и колонны не предусмотрена. Применение других видов герметизаторов, кроме плашек, исключено. При необходимости шлюзования муфтового соединения колонны необходимо применять второй превентор, увеличивающий строительную высоту обвязки устья скважины и стоимость обвязки. The removal of the dies from the axis of the preventer towards its walls, necessary for the passage of the bit, is provided only automatically by the springs. Therefore, when they seize, they may remain in the "preventer closed" position, which will be an obstacle to the passage of the bit. Washing of the dies, the die housing and the column is not provided. The use of other types of sealants, except dies, is excluded. If it is necessary to lock the coupling connection of the string, it is necessary to use a second preventer that increases the construction height of the wellhead strapping and the cost of strapping.

В качестве прототипа принята заявка N 4.747.447, характеристика и критика которой приведена выше. As a prototype, application N 4.747.447 was adopted, the characteristic and criticism of which is given above.

Вторым синалом принято а. с. СССР N 1.592.472 под названием "Превентор", в котором в качестве герметизатора принята традиционная манжета в виде полого усеченного конуса, содержащая в своей полости аксиально подвижно посаженный конус-расширитель, предназначенный для увеличения диаметра устьевой герметизирующей части манжеты при проворачивании и спуско-подъемных операциях колонны в период отсутствия под превентором давления выше атмосферного. Применение конуса-расширителя обеспечивает возможность увеличения долговечности манжеты в сотни или тысячи раз, по сравнению с патентами США N 2.170.915, N 3.965.987 и а. с. СССР N 309.116. На нижнем внешнем конце манжеты посажен пружинный браслет, предназначенный для поджима ее к колонне в тех случаях, когда она в результате действия на нее высоких или низких температур утрачивает свои физические свойства самоподжима к колонне; когда манжета уже подверглась значительному износу и даже при номинальной температуре образует зазор с колонной, чем полностью исключается ее дальнейшее использование. Однако пружинный браслет дает хороший эффект при применении его на манжетах, находящихся под действием высоких температур, для чего он и был создан. При охлажденной манжете или манжете, изготовленной из материала повышенной твердости, пружинный браслет поставленной цели не достигает. The second sinal is accepted a. with. USSR N 1.592.472 under the name "Preventor", in which a traditional cuff in the form of a hollow truncated cone is adopted as a sealant, containing in its cavity an axially movably planted cone-expander, designed to increase the diameter of the wellhead sealing part of the cuff when turning and hoisting column operations during the absence of a pressure above the atmospheric pressure under the preventer. The use of a cone-expander provides the ability to increase the durability of the cuff hundreds or thousands of times, compared with US patent N 2.170.915, N 3.965.987 and a. with. USSR N 309.116. A spring bracelet is placed on the lower outer end of the cuff, designed to force it to the column in those cases when, as a result of exposure to high or low temperatures, it loses its physical properties of self-clamping to the column; when the cuff has already undergone significant wear and even at nominal temperature forms a gap with the column, which completely eliminates its further use. However, a spring bracelet gives a good effect when used on cuffs exposed to high temperatures, for which it was created. With a chilled cuff or cuff made of a material of increased hardness, the spring bracelet does not achieve its goal.

Замена названных превенторов в экстремальных условиях весьма опасна и запрещена законом. Replacement of the named preventers in extreme conditions is very dangerous and prohibited by law.

Цель изобретения - повышение надежности герметизации скважин, расширение диапазона применения, возможности экстренных и безопасных центрирований с осью скважины, посадки на кондуктор, автоматическое стопорение стыкуемых фланцев кондуктора и превентора (снабженного одно- или разнотипными герметизирующими элементами) в экстремальных условиях,
Положительный эффект:
- в значительном сокращении финансовых, материальных и трудовых затрат на подготовительных, заключительных и штатных эксплуатационных операциях. Кроме этого, обеспечивается полная гарантия точной центровки превентора со скважиной, его стыковка с кондуктором, с последующим автоматическим стопорением их фланцев на фонтанирующей скважине при полной безопасности для обслуживающего персонала;
- в рациональном использовании энергоносителя, приводящего в действие герметизирующие элементы при поступлении его от насоса постоянной производительности. Положительный эффект - низкая стоимость и значительно более высокая надежность насоса постоянной производительности против насоса переменной производительности, почти равномерная нагрузка его привода от начала процесса герметизации и до его завершения при максимальном сокращении времени и энергии на герметизацию скважины;
- в обеспечении возможности шлюзования муфтовых соединений колонны труб. Положительный эффект: исключение необходимости применения второго превентора, а следовательно, и увеличение строительной высоты обвязки устья скважины, существенное повышение оперативности в работе и снижение стоимости работ и обвязки устья, увеличение ресурса превентора на 100% ;
- в возможности автоматического стопорения герметизирующих элементов против произвольной разгерметизации устья скважины. Положительный эффект: исключение аварийного выброса флюида на дневную поверхность, а следовательно, и исключение травм обслуживающего персонала и сохранение экологического режима;
- в возможности расхаживания герметизирующих элементов и очистки полости превентора и колонны труб от аморфного и прикипевшего шлама. Положительный эффект: исключение возможности заклинивания механизмов, увеличение долговечности собственно герметизирующих элементов и повышение качества герметизации;
- в возможности использования затвердевших или распаренных действием высоких температур манжет (представляющих собой полый усеченный конус, изготовленный из эластичного материала или манжет, изношенных до образования кольцевого зазора между ними и изношенной колонной труб. Причем манжеты бракуются по причине износа только их устьевой части, взаимодействующей с колонной труб. Это составляет только долю % от ее веса, а остальная часть вполне сохранившаяся, уничтожается. Положительный эффект: обеспечение повторного срока эксплуатации дефицитнейших манжет, изготовляемых из дорогостоящей резины на базе импортных компонентов.
The purpose of the invention is to increase the reliability of sealing wells, expanding the range of applications, the possibility of emergency and safe alignment with the axis of the well, landing on the jig, automatic locking of the mating flanges of the jig and preventer (equipped with the same or different type of sealing elements) in extreme conditions,
Positive effect:
- a significant reduction in financial, material and labor costs for preparatory, final and regular operational operations. In addition, a full guarantee is provided for the exact alignment of the preventer with the well, its docking with the conductor, followed by the automatic locking of their flanges on the gushing well with complete safety for maintenance personnel;
- in the rational use of energy, which drives the sealing elements when it comes from a pump of constant performance. The positive effect is low cost and significantly higher reliability of a constant-flow pump versus a variable-speed pump, an almost uniform load of its drive from the beginning of the sealing process to its completion with the maximum reduction in time and energy for sealing the well;
- in providing the ability to lock coupling joints of the pipe string. Positive effect: elimination of the need to use a second preventer, and consequently, an increase in the construction height of the wellhead harness, a significant increase in operational efficiency and a decrease in the cost of work and wellhead strapping, an increase in the preventer resource by 100%;
- the possibility of automatic locking of the sealing elements against arbitrary depressurization of the wellhead. Positive effect: elimination of emergency release of fluid onto the surface, and consequently, elimination of injuries to maintenance personnel and preservation of the ecological regime;
- the possibility of pacing the sealing elements and cleaning the cavity of the preventer and the pipe string from amorphous and sticking sludge. Positive effect: eliminating the possibility of jamming mechanisms, increasing the durability of the actual sealing elements and improving the quality of sealing;
- the possibility of using hardened or steamed by the action of high temperatures of the cuffs (which are a hollow truncated cone made of elastic material or cuffs worn to form an annular gap between them and a worn pipe string. Moreover, the cuffs are rejected due to wear only of their wellhead, which interacts with a pipe string, which makes up only a fraction of% of its weight, and the remaining part, which has been completely preserved, is destroyed. itsitneyshih cuffs that are made of expensive rubber on the basis of imported components.

Целью изобретения является создание превентора с технической характеристикой, значительно превышающей техническую характеристику прототипа отечественных и мировых аналогов. The aim of the invention is the creation of a preventer with a technical characteristic that significantly exceeds the technical characteristic of the prototype of domestic and world analogues.

Реально ожидаемый итоговый положительный эффект: двух- или четырехкратное повышение долговечности; законное и безопасное его использование в экстремальных условиях; высокая универсальность, обеспечиваемая двадцатью пятью вариантами компоновок; возможность шлюзования муфтовых соединений; высокая технологичность изготовления при малых трудозатратах. Actually expected final positive effect: two- or four-fold increase in durability; its legal and safe use in extreme conditions; high versatility provided by twenty-five layout options; the possibility of locking couplings; high manufacturability at low labor costs.

Сущность изобретения и его отличительными (от прототипа и аналога) признаками является то, что он выполнен в двухзапорном варианте и шарнирно посажен на кондуктор. Автоматически центрируется с ним и автоматически стопорится. Его легкозаменяемые герметизирующие элементы (плашки, манжеты или чечевичные кольца) размещены в нижнем и верхнем картерах со шлюзовым промежутком между ними не менее длины муфтового соединения колонны. В шлюз встроен блок-поршень двойного действия, представляющий два симметрично спаренных полым штоком полых усеченных конуса цангового поршня. Внутренние участки цанговых поршней, взаимодействующие с плашками, очерчены кривой линией, касательные линии на разных участках к которой образуют углы переменной величины с плашками и осью превентора: в начале хода герметизации, когда для перемещения плашек требуется малая сила - углы максимальные, а в конце, когда для прижатия плашек к колонне требуется большая сила - углы минимальные. На внешних конических поверхностях цанговых поршней выточены кольцевые храповики. С названными углами кольцевых храповиков взаимодействуют стопорные собачки с углами, ответными углам кольцевого храповика. Они подвижно посажены в корпус перпендикулярно его оси и шарнирно связаны с подпружиненным двуплечим рычагом асинхронного их (собачек) включения в стопорный режим и отключения. Плашки посажены на шлицы вала-шестерен, находящихся во вращательном взаимодействии своими шестернями. The invention and its distinctive (from the prototype and analogue) features is that it is made in a double-locking version and pivotally mounted on the conductor. Automatically centered with it and automatically stops. Its easily replaceable sealing elements (dies, cuffs or lentil rings) are located in the lower and upper crankcases with a sluice gap between them of at least the length of the coupling connection of the column. A double-acting piston block is built into the airlock, representing two hollow truncated cones of a collet piston symmetrically paired with a hollow rod. The inner sections of the collet pistons interacting with the rams are outlined by a curved line, the tangent lines in different sections of which form variable angles with the rams and the axis of the preventer: at the beginning of the sealing stroke, when small forces are required to move the rams - the angles are maximum, and at the end, when a large force is required to press the dies to the column, the angles are minimal. On the outer conical surfaces of the collet pistons ring ratchets are machined. With the mentioned angles of the ring ratchet, the locking dogs interact with the angles corresponding to the angles of the ring ratchet. They are movably seated in the housing perpendicular to its axis and pivotally connected to the spring-loaded two-arm lever of their asynchronous (dogs) turning on and off. The dies are mounted on the splines of the gear shaft, which are in rotational interaction with their gears.

Они снабжены осевыми и радиальными каналами интенсивной очистки полостей превентора. На выходной конец одной из вала-шестерни посажен рычаг расхаживания плашек и гидроударного удаления аморфного и прикипевшего шлама из полостей превентора. Дополнительный обжим манжеты вокруг колонны осуществляется применением обжимного кольца с конической расточкой, охватывающей наружную устьевую часть манжеты, дистанционно прикрепленного к торцу цангового поршня и подвижного с ним в осевом направлении. They are equipped with axial and radial channels for intensive cleaning of the cavities of the preventer. At the output end of one of the pinion shafts there is a lever for walking the dies and hydropercussion removal of amorphous and sticking sludge from the cavities of the preventer. Additional crimping of the cuff around the column is carried out by using a crimping ring with a conical bore, covering the outer wellhead of the cuff remotely attached to the end of the collet piston and axially movable with it.

На фиг. 1 изображен превентор, вариант 1 компоновки с двумя рядами плашек, вертикальный разрез. Цанговый блок-поршень в нейтральном положении. Левее главной оси плашки нижнего и верхнего рядов и правее оси - верхняя плашка - открыты для прохода долота. Правее оси, нижняя плашка контактирует с колонной, герметизируя устье скважины, что достигнуто смещением цангового блока-поршня в нижнее положение. In FIG. 1 shows a preventer, layout option 1 with two rows of dies, vertical section. Collet piston in neutral position. To the left of the main axis of the die of the lower and upper rows and to the right of the axis - the upper die - are open for the passage of the bit. To the right of the axis, the lower plate is in contact with the column, sealing the wellhead, which is achieved by displacing the collet block-piston to the lower position.

На фиг. 2 изображен превентор, в плоскости осей, несущих плашки, горизонтальный разрез. In FIG. 2 shows a preventer, in the plane of the axes carrying the dies, a horizontal section.

На фиг. 3 - превентор варианта II компоновки, верхняя часть которого снабжена плашками, находящимися в положении, как на фиг. 1, вертикальный разрез. Нижняя его часть снабжена манжетным герметизатором и пружинным браслетом для поджима его к колонне. Левее оси - скважина загерметизирована. Правее - разгерметизирована. In FIG. 3 is a preventer of embodiment II of the arrangement, the upper part of which is provided with dies in the position as in FIG. 1, a vertical section. Its lower part is equipped with a cuff sealant and a spring bracelet for pressing it to the column. To the left of the axis - the well is sealed. To the right is depressurized.

На фиг. 4 - превентор варианта III компоновки, верхняя часть которого снабжена плашками, находящимися в положении, как на фиг. 1, вертикальный разрез. Нижняя его часть снабжена манжетным герметизатором и кольцевым устройством поджима его к колонне. Левее оси - скважина загерметизирована. Правее - разгерметизирована. In FIG. 4 is a preventer of embodiment III of the arrangement, the upper part of which is provided with dies in the position as in FIG. 1, a vertical section. Its lower part is equipped with a cuff sealant and an annular device for clamping it to the column. To the left of the axis - the well is sealed. To the right is depressurized.

На фиг. 5 - превентор варианта IV компоновки, верхняя часть которого снабжена плашками, находящимися в положении, как на фиг. 1, вертикальный разрез. Нижняя часть снабжена герметизатором в виде чечевичного кольца из эластичного материала. Левее оси - проход, открытый для протяжки колонны. Правее - скважина загерметизирована. In FIG. 5 is a preventer of embodiment IV of the arrangement, the upper part of which is provided with dies in the position as in FIG. 1, a vertical section. The lower part is provided with a sealant in the form of a lentil ring of elastic material. To the left of the axis is the passage open for broaching the column. To the right - the well is sealed.

На фиг. 6 показана шарнирная посадка превентора на кондуктор; на фиг. 7 - механизм стопорения фланцев превентора и кондуктора. In FIG. 6 shows a hinged landing of a preventer on a conductor; in FIG. 7 - locking mechanism of the flanges of the preventer and the conductor.

Компоновка I (фиг. 1) - превентор плашечный (двухзапорный) содержит в качестве герметизирующих элементов два комплекта плашек, расположенных в двух уровнях, разновременно включаемых в работу. Плашки могут быть "трубные", предназначенные для герметизации колонн постоянного или переменных диаметров. В другом случае, один комплект плашек может быть "трубным", второй - "глухим". Расстояние Н1 между нижним и верхним комплектами плашек принято не менее длины муфтового соединения герметизируемой колонны. Этим обеспечивается его шлюзование. Количество плашек в каждом комплекте целесообразно принимать три. Такая целесообразность доказана фундаментальными исследованиями. При трех плашках в одном комплекте существенно увеличивается их долговечность и качество герметизации. Кроме этого создается возможность применения уплотнительных материалов в качестве футеровки плашек, пониженной эластичности, обладающих высокими эксплуатационными качествами, в том числе теплостойкостью. Layout I (Fig. 1) - the preventer die (double-locking) contains as sealing elements two sets of dies located at two levels that are simultaneously included in the work. Dies can be "pipe" designed to seal columns of constant or variable diameters. In another case, one set of dies may be “pipe”, the second - “deaf”. The distance H1 between the lower and upper sets of dies is taken to be not less than the length of the sleeve connection of the pressurized column. This ensures its locking. The number of dies in each set is advisable to take three. Such expediency is proved by basic research. With three dies in one set, their durability and sealing quality significantly increase. In addition, it creates the possibility of using sealing materials as a lining of dies, reduced elasticity, with high performance, including heat resistance.

Описанный вариант I компоновки пригоден для работы в любом пространственном положении. Любой его торец может стыковаться с нижерасположенным объектом обвязки устья скважины. The described arrangement I of the arrangement is suitable for operation in any spatial position. Any end of it can dock with the downstream object of the wellhead harness.

Для привода плашек применима жидкая или газообразная среда, поступающая под соответствующим давлением из традиционных источников. Корпус превентора может быть литым или скомпонован, например, из муфты I обсадной колонны, при стандартных наружном диаметре D 1, длине Н 2 и внутренних конических резьбах. Она шарнирно посажена на кондуктор (фиг. 6 и 7). В стенках муфты два сквозных канала 2, 3 предназначены для прохода рабочей среды и монтажное углубление 4. Два сквозных радиальных отверстия 5, 6 для стопорных собачек 7, 8. Фронтальные концы собачек, обращенные в сторону главной оси, срезаны с одной стороны под углом α 1, обеспечивающим самоторможение при воздействии на собачку силы, перпендикулярной ее оси. С противоположной - под углом α 2, например 45о - храповым, обеспечивающим отжим собачки в радиальном направлении от главной оси, при воздействии на нее названной перпендикулярной силы, т. е. при работе в режиме храповика. Обе собачки подвижно уплотнены со стенками отверстий 5, 6 и шарнирами 9, 10 соединены с двуплечим Т-образным рычагом 11, шарниром 12 посаженным на серьгу 13 муфты 1. Центральная расточка D 2 муфты 1 снабжена уплотнением 14. В нее посажен шток 15 с внутренней резьбой 16 цангового поршня 17 - с наружным D 3, проходным D 4 и очертаниями его полости R 1, R 2, α 3, α 4, уплотнениями 18, кольцевым храповиком 19, с профилем поперечного сечения которого согласованы профили, собачек 7, 8. В резьбу 16 цангового поршня 17 посажен хвостовик 20 цангового поршня 21. Внутренняя часть поршня от участка, ограниченного D 4 и до наружного D 3, очерчена радиусами R1 и R2, которые соединены прямой, между которой и осью поршня заключен конструктивно приемлемый переменный угол α 3 - от 30о до α 4 - до 45о. При α 3 и постоянной осевой силе, создаваемой поршнем, достигается максимальная сила обжима колонны плашками при значительной величине хода поршня. Под α 4 и постоянной осевой силе, развиваемой поршнем, достигается меньшая сила обжима колонны плашками при меньшей величине хода поршня, что в результате положительно отражается на высоте превентора и рациональном расходе рабочей среды. Изготовленные поршней с храповиками осуществляется только токарным способом - самым дешевым.To drive the dies, a liquid or gaseous medium supplied under appropriate pressure from conventional sources is applicable. The casing of the preventer can be molded or assembled, for example, from a sleeve I of a casing string, with standard external diameter D 1, length H 2 and internal tapered threads. It is pivotally mounted on the conductor (Fig. 6 and 7). In the walls of the coupling, two through channels 2, 3 are designed for the passage of the working medium and mounting recess 4. Two through radial holes 5, 6 for the locking dogs 7, 8. The front ends of the dogs facing the main axis are cut off on one side at an angle α 1, providing self-braking when a force is applied to the dog, perpendicular to its axis. On the opposite - the angle α 2, for example about 45 - Ratchet providing spin pawl radially from the main axis when subjected to the said perpendicular force, ie, when operating in a ratchet mode... Both dogs are movably sealed with the walls of the holes 5, 6 and hinges 9, 10 connected to a two-arm T-shaped lever 11, a hinge 12 mounted on the earring 13 of the coupling 1. The central bore D 2 of the coupling 1 is equipped with a seal 14. It has a rod 15 with an internal the thread 16 of the collet piston 17 - with an external D 3, a through D 4 and the outlines of its cavity R 1, R 2, α 3, α 4, seals 18, an annular ratchet 19, with a cross-section profile of which the profiles of the dogs 7, 8 are matched. In the thread 16 of the collet piston 17, the shank 20 of the collet piston 21 is planted. I from the portion bounded by the D 4 and D 3 to the outside, is delimited radii R1 and R2, which are connected by a straight line, between which and the piston axis concluded structurally acceptable variable angle α 3 - from 30 o to α 4 - to 45. With α 3 and a constant axial force created by the piston, the maximum compression force of the column with dies is achieved with a significant piston stroke. Under α 4 and a constant axial force developed by the piston, a smaller compression force of the column with dies is achieved with a smaller piston stroke, which as a result positively affects the height of the preventer and the rational flow rate of the working medium. Manufactured pistons with ratchets are carried out only by turning - the cheapest.

С коническими резьбами муфты 1 стыкуются два одинаковых цилиндра, 22, 23 с фланцами, образующими корпус, длина которого Н 3. Каждый цилиндр снабжен комплектом "трубных" плашек 24, 25 или трубных и глухих, шлицами посаженных на оси, представляющие собой валы-шестерни 26, 27, 28 с глухими 29, 30, 31 - осевыми, предназначенными для подачи промывочной среды каналами и радиальными 32, 33, 34, являющимися соплами для подачи названной среды в картеры 35, 36 с целью удаления шлама с цанговых поршней 17, 21, цилиндров 22, 23, плашек 24, 25 и бурильной колонны 37 с наружным диаметром D 7, повышения качества герметизации и увеличения долговечности плашек. Превентор в собранном виде имеет две рабочие полости 38, 39 его гидродвигателя. Two identical cylinders 22, 23 are joined with the tapered threads of the coupling 1, with flanges forming a body, the length of which is H 3. Each cylinder is equipped with a set of “pipe” dies 24, 25 or pipe and blind, fitted with splines on the axis, which are gear shafts 26, 27, 28 with blind 29, 30, 31 - axial, designed to supply the flushing medium with channels and radial 32, 33, 34, which are nozzles for supplying the medium to the crankcases 35, 36 in order to remove sludge from the collet pistons 17, 21 , cylinders 22, 23, dies 24, 25 and drill string 37 with an outer diameter D 7, improve the quality of sealing and increase the durability of the dies. The assembled preventer has two working cavities 38, 39 of its hydraulic motor.

Плашки насаживаются на свои валы-шестерни, приводятся в положение "превентор закрыт" (фиг. 1) правее оси, низ и все три одновременно обрабатываются токарным способом по R 3 и элементам, прилегающим к колонне. The dies are mounted on their gear shafts, brought to the "preventer is closed" position (Fig. 1) to the right of the axis, the bottom and all three are simultaneously processed by a turning method according to R 3 and the elements adjacent to the column.

Благодаря тому, что плашки имеют шлицевую посадку на своих осях, т. е. на валах-шестернях 26, 27, 28, сблокированных между собой (фиг. 2) вращением одной из них (например 26), сообщается вращение по и против часовой стрелки на некоторый угол поворота α 5 и синхронно передается другим валам-шестерням 27, 28 и плашкам. Это необходимо для синхронного подвода плашек к колонне и отвода от нее. При резком повороте валов-шестерен с плашками достигается удар их тыльной части, очерченной радиусом R 3 о стенки картера, благодаря чему аморфный и прикипевший шлам отваливается и смывается струями промывочной среды, вырывающейся из радиальных сопел 32, 33, 34, совершающими такие же колебательные движения, как и плашки, омывая значительно большую площадь картера, чем это можно достигнуть струями, выбрасываемыми из неподвижных сопел. Due to the fact that the dies have a splined fit on their axes, i.e., on the gear shafts 26, 27, 28, interlocked with each other (Fig. 2) by rotating one of them (for example 26), rotation is reported clockwise and counterclockwise at a certain angle of rotation α 5 and synchronously transmitted to other shaft gears 27, 28 and dies. This is necessary for the simultaneous supply of dies to the column and removal from it. With a sharp rotation of the gear shafts with dies, an impact of their rear part, outlined by a radius R 3 on the crankcase wall, is achieved, due to which the amorphous and sticky sludge falls off and is washed off by jets of the washing medium escaping from the radial nozzles 32, 33, 34, making the same oscillatory movements , like dies, washing a much larger area of the crankcase than this can be achieved by jets ejected from fixed nozzles.

Для описанного проворачивания плашек нижнего и верхнего рядов на одной из валов-шестерен каждого ряда предусмотрен хвостовик 40 (фиг. 1, 2), куда может быть посажен, например, рычаг (не показан) для выполнения этой операции. For the described rotation of the dies of the lower and upper rows, a shank 40 is provided on one of the gear shafts of each row (Fig. 1, 2), where, for example, a lever (not shown) can be fitted to perform this operation.

Работа превентора-компановка I (фиг. 1). Герметизация и разгерметизация скважины. Work preventer-lineup I (Fig. 1). Sealing and depressurization of the well.

Поступление рабочей среды через канал 2 в полость 38, блоки-поршни (17-21) (до этого находившиеся в среднем положении фиг. 1, левая сторона, когда плашки открыты до D 4) станут перемещаться вниз на величину ≈ H 4 и своим буртиком, очерченным R 2, отжимают плашки от стенок цилиндра 22 и своей цанговой расточкой (от R 1 до R 2) приведет их из нейтрального положения (левая сторона) в положение (низ правая сторона), т. е. закроет их. Причем при движении блоков-поршней (17-21) с постоянной скоростью плашки в начале движения с незначительным сопротивлением будут приближаться к колонне с более высокой скоростью, чем перед контактом с ней. Это достигается наличием радиуса R 1, являющегося частью кривой, образующей расточки цанговых поршней, что используется для обеспечения максимального прижатия плашек к колонне, при прежнем давлении рабочей среды на поршень. The flow of the working medium through the channel 2 into the cavity 38, the piston blocks (17-21) (previously located in the middle position of Fig. 1, the left side, when the dies are open to D 4) will begin to move downward by ≈ H 4 and with their shoulder , outlined by R 2, squeeze the dies from the walls of the cylinder 22 and with their collet bore (from R 1 to R 2) will lead them from the neutral position (left side) to the position (bottom right side), i.e. close them. Moreover, when the piston blocks (17-21) move with a constant speed, the rams at the beginning of the movement with insignificant resistance will approach the column at a higher speed than before contact with it. This is achieved by the presence of radius R 1, which is part of the curve forming the bores of the collet pistons, which is used to ensure maximum compression of the dies to the column, at the same pressure of the working medium on the piston.

Произвольное перемещение блоков-поршней (17-21) в обратном направлении и разгерметизации скважины исключены взаимодействием собачки 8 с кольцевым храповиком 19, углом α 1, обеспечивающим самоторможение. Кроме этого рычаг 11 может быть снабжен дополнительным стопором, например, на пульте управления. Arbitrary movement of the piston blocks (17-21) in the opposite direction and depressurization of the well are excluded by the interaction of a dog 8 with an annular ratchet 19, angle α 1, providing self-braking. In addition, the lever 11 can be equipped with an additional stopper, for example, on the control panel.

Подавая рабочую среду через канал 3 в полость 39, блоки-поршни (17-21) перемещаются вверх на величину ≈ Н 4, в результате чего нижние плашки 24 открываются, отойдя от колонны на величину а, а верхние плашки 25 закрываются. При этом произвольное перемещение блоков-поршней (17-21), а следовательно и разгерметизация скважины исключаются взаимодействием собачки 7 с храпокивом 19. By supplying the working medium through the channel 3 to the cavity 39, the piston blocks (17-21) move upward by ≈ Н 4, as a result of which the lower dies 24 open, moving away from the column by a value a, and the upper dies 25 are closed. Moreover, the arbitrary movement of the piston blocks (17-21), and therefore the depressurization of the well, are excluded by the interaction of the dog 7 with the ratchet 19.

Работа превентора-компановка I (фиг. 1). Шлюзование. Work preventer-lineup I (Fig. 1). Lock

При расхаживании колонны, заключающемся в их проворачивании и осевом перемещении, при наличии давления под превентором выше атмосферного не редки случаи, когда осевое движение прекращается в результате упора муфтового соединения в герметизатор. Это возможно в результате ошибки, допущенной при компоновке колонны, или изменившихся целей и условий работы. В таких случаях верхняя часть колонны поднимается над превентором, компонуется трубами уточненной длины, опускается в скважину, после чего продолжается ее расхаживание. В период подъема и спуска колонны при закрытом герметизаторе происходит интенсивный его износ трубами с необработанной поверхностью. Такое явление принято считать нормальным. Кроме этого расходуется драгоценное время. Предложенный превентор полностью исключает названные недостатки тем, что, например, при спуске колонны в аналогичных условиях она герметизируется верхним герметизатором. При подходе муфты к верхнему герметизатору он мгновенно открывается, а нижний закрывается. При подходе муфты к нижнему герметизатору он открывается, а верхний мгновенно закрывается, после чего расхаживание колонны продолжается. When the columns are paced, consisting of turning and axial movement, in the presence of pressure under the preventer above atmospheric, it is not uncommon for axial movement to stop as a result of stopping the coupling in the sealant. This is possible as a result of a mistake made in the layout of the column, or changed goals and working conditions. In such cases, the upper part of the column rises above the preventer, is assembled with pipes of specified length, is lowered into the well, after which its pacing continues. During the lifting and lowering of the column with a closed sealant, intensive wear occurs with pipes with an untreated surface. This phenomenon is considered normal. In addition, precious time is wasted. The proposed preventer completely eliminates these drawbacks by the fact that, for example, when lowering the column under similar conditions, it is sealed with an upper sealant. When the coupling approaches the upper sealant, it instantly opens, and the lower closes. When the coupling approaches the lower seal, it opens, and the upper instantly closes, after which the pacing of the column continues.

Этим исключается необходимость точности подбора труб при компоновке колонны. This eliminates the need for accurate pipe selection in the layout of the column.

Вариант компоновки II (фиг. 3) плашечно-манжетный с расклином манжеты, содержит в качестве герметизирующих элементов один комплект плашек 25 в верхней части превентора, полностью повторяя компановку I (фиг. 1). Layout option II (Fig. 3) is a die-cuff with a cuff spline, which contains as a sealing element one set of dies 25 at the top of the preventer, completely repeating layout I (Fig. 1).

Нижний комплект плашек заменен манжетным герметизатором, являющимся отдаленным аналогом а. с. СССР N 1.592.472 и заявки N 4.702.492, признанной изобретением. The lower set of dies is replaced by a lip seal, which is a distant analog of a. with. USSR N 1.592.472 and application N 4.702.492 recognized by the invention.

Для получения такого превентора, технологически необходимого при бурении и исследовании скважин, отличающихся особо сложной технической характеристикой горных пород и флюида, от превентора (фиг. 1) отделяется нижний цилиндр 22 с плашками 24 и цанговый поршень 21. Взамен ставятся поршень 41 с расклином 42 и гильза 43 с манжетой 44 и браслетом 45. Причем расклину 42 придана форма цилиндра. У манжеты сохранена традиционная конструкция - усеченный полый конус. Герметизирующее устройство, содержащее позиции 41 - 45, является нижней частью превентора. To obtain such a preventer, which is technologically necessary for drilling and researching wells that differ in particularly difficult technical characteristics of rocks and fluid, a lower cylinder 22 with dies 24 and a collet piston 21 are separated from the preventer (Fig. 1). Instead, a piston 41 with a wedge 42 and a sleeve 43 with a cuff 44 and a bracelet 45. Moreover, the wedge 42 is given the shape of a cylinder. The cuff retains its traditional design - a truncated hollow cone. A sealing device comprising 41 to 45 is the bottom of the preventer.

Шлюзование муфтовых соединений бурильных колонн с применением превентора компоновки II (фиг. 3) осуществляется аналогично тому, как эта операция выполняется с применением превентора компоновки I (фиг. 1). Компоновка II применима с положением манжеты в нижнем положении. Превентор стыкуется с ниже расположенным объектом обвязки устья скважины тем концом, где находится манжетный герметизатор. The closure of the coupling joints of the drill string using the layout preventer II (Fig. 3) is carried out in the same way as this operation is performed using the layout preventer I (Fig. 1). Layout II is applicable with the cuff in the down position. The preventer joins the lower wellhead well piping with the end where the lip seal is located.

Вариант компоновки III (фиг. 4) плашечно-манжетный, с расклином и поджимом манжеты содержит в качестве герметизирующих элементов один комплект плашек 25 в верхней части превентора, полностью повторяя компоновку I (фиг. 1). Layout option III (Fig. 4), the ram-cuff, with a spline and cuff preload, contains as a sealing element one set of dies 25 in the upper part of the preventer, repeating layout I completely (Fig. 1).

Нижний комплект плашек заменен видоизмененным манжетным герметизатором, являющимся аналогом а. с. СССР N 1.592.472 и заявки N 4.702.492, признанной изобретением. Он применим для условий, когда в результате действия на манжету высоких или низких температур она утрачивает свои физические свойства самоподжима к колонне, когда манжета уже подверглась значительному износу и даже при номинальной температуре образует зазор с колонной. The lower set of dies is replaced by a modified lip seal, which is analogous to a. with. USSR N 1.592.472 and application N 4.702.492 recognized by the invention. It is applicable for conditions when, as a result of exposure to high or low temperatures on the cuff, it loses its physical properties of self-clamping to the column, when the cuff has already undergone significant wear and even forms a gap with the column at nominal temperature.

Предназначен для дополнительного принудительного обжига перегретой или переохлажденной манжеты вокруг колонны, при наличии предельного износа манжеты и колонны и кольцевого зазора между ними. Для получения такого превентора от превентора (фиг. 1) отделяется нижний цилиндр 22 с плашками 24 и цанговый поршень 21. Взамен ставится поршень 41 с цилиндрическим расклином 42 и гильза 43 с видоизмененной манжетой 46. У манжеты сохранена традиционная коническая форма усеченного полого конуса. Она может быть изготовлена не только из резины, но и из высокотеплостойких пластиков. В цокольной части манжеты образованы, например, три отверстия с собственными лабиринтными уплотнениями, через которые проходят плотно скользящие стержни 47, верхними концами прикрепленные к поршню 41, а на нижних несут глухо посаженное стопорное кольцо 48 с конической расточкой. Designed for additional forced firing of an overheated or supercooled cuff around the column, in the presence of extreme wear of the cuff and column and the annular gap between them. To obtain such a preventer, the lower cylinder 22 with dies 24 and the collet piston 21 are separated from the preventer (Fig. 1). Instead, a piston 41 with a cylindrical spline 42 and a sleeve 43 with a modified collar 46 is placed. The cuff retains the traditional conical shape of a truncated hollow cone. It can be made not only of rubber, but also of highly heat-resistant plastics. In the base part of the cuff, for example, three holes are formed with their own labyrinth seals, through which tightly sliding rods 47 pass, with their upper ends attached to the piston 41, and on the lower ends a blindly set snap ring 48 with a conical bore.

При движении поршня 41 вверх расклин 42 выходит из манжеты, а кольцо 48 охватывает ее конец и отжимает вокруг колонны, герметизируя устье скважины. При движении поршня вниз кольцо 48 автоматически сходит с манжеты, а расклин 42 автоматически увеличивает проход в ней, обеспечивая бесконтактный с манжетой проход колонны. Опорной частью превентора является его манжетный участок. When the piston 41 moves upward, the spline 42 exits the cuff, and the ring 48 covers its end and squeezes around the column, sealing the wellhead. When the piston moves down, the ring 48 automatically leaves the cuff, and the wedge 42 automatically increases the passage in it, ensuring the passage of the column contactless with the cuff. The supporting part of the preventer is its cuff section.

Вариант компоновки IV (фиг. 5) с плашками и чечевично-кольцевым уплотнителем может содержать, например, один комплект плашек 25 в верхней части превентора, повторяя компоновку I (фиг. 1). А нижней - чечевично-кольцевую манжету 49, посаженную в гильзу 50. В другом случае превентор может быть снабжен двумя герметизаторами (фиг. 4). Условия эксплуатации чечевично-кольцевых манжет 49 не отличаются от условий их эксплуатации в отечественных и зарубежных превенторах. Embodiment IV (FIG. 5) with dies and a lentil ring seal may comprise, for example, one set of dies 25 at the top of the preventer, repeating arrangement I (FIG. 1). And the bottom - lentil ring cuff 49, planted in a sleeve 50. In another case, the preventer can be equipped with two sealants (Fig. 4). The operating conditions of lentil ring cuffs 49 do not differ from the conditions of their operation in domestic and foreign preventers.

Главнейшими недостатками манжеты 49 являются: исключение возможности работы в высоких и низких температурах, остаточные деформации, разрушение смятением от высокого удельного давления на нее. Опорной частью превентора является любой его конец. The main disadvantages of the cuff 49 are: the exclusion of the possibility of working at high and low temperatures, residual deformation, destruction by confusion from high specific pressure on it. The supporting part of the preventer is any of its end.

Claims (4)

1. Универсальный превентор, содержащий полый корпус с размещенными в нем поворотными вокруг осей, перпендикулярных оси скважины, и удаленных от нее на величину, меньшую радиуса полости корпуса, герметизирующими элементами, цанговым поршнем и стопорным механизмом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности герметизации и расширения диапазона применения превентора, включая автоматическое центрирование его оси с осью скважины и шлюзование муфтовых соединений колонны труб, он снабжен дополнительными герметизирующими элементами, установленными в полости корпуса, сдвоенным цанговым поршнем с полым штоком, внутренняя поверхность которого, взаимодействующая с герметизирующими элементами, очерчена кривой линией, касательные к которой образуют углы переменной величины с осью превентора, причем дополнительные герметизирующие элементы установлены с возможностью взаимодействия с цанговыми поверхностями сдвоенных поршней, при этом стопорный механизм выполнен в виде серьги с собачками и установленного на ней двуплечего рычага, установленного с возможностью взаимодействия с корпусом и собачками, при этом сдвоенный поршень имеет на наружной поверхности кольцевые канавки под собачки стопорного механизма. 1. A universal preventer comprising a hollow body with rotary around axes perpendicular to the axis of the well, and removed from it by an amount smaller than the radius of the cavity of the body, sealing elements, a collet piston and a locking mechanism, characterized in that, in order to increase reliability sealing and expanding the range of use of the preventer, including the automatic centering of its axis with the axis of the well and the locking of the coupling joints of the pipe string, it is equipped with additional sealing elements, installed in the body cavity, a double collet piston with a hollow rod, the inner surface of which interacting with the sealing elements is outlined by a curved line, the tangents to which form angles of variable size with the axis of the preventer, and additional sealing elements are installed with the possibility of interaction with the collet surfaces of the double pistons, the locking mechanism is made in the form of an earring with dogs and a two-shouldered lever mounted on it, installed with the possibility of interaction ystviya the housing and pawls, wherein the double piston has on the outer surface of the annular groove for the locking pawl mechanism. 2. Превентор по п. 1, отличающийся тем, что дополнительные герметизирующие элементы выполнены в виде манжеты, имеющей форму полого усеченного конуса с аксиально подвижным по его наружной поверхности кольцом с конической расточкой, выполненной по форме наружной поверхности манжеты. 2. The preventer according to claim 1, characterized in that the additional sealing elements are made in the form of a cuff having the shape of a hollow truncated cone with an axially movable ring with a conical bore made in the shape of the outer surface of the cuff. 3. Превентор по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным стопором, размещенным на торце корпуса для фиксации последнего относительно обвязки устья скважины, причем дополнительные герметизирующие элементы вместе с корпусом выполнены поворотными вокруг осей, при этом оси вращения перпендикулярны оси скважины, а расстояние от оси вращения до оси скважины превышает радиус корпуса. 3. The preventer according to claim 1, characterized in that it is equipped with an additional stopper located at the end of the body for fixing the latter relative to the wellhead harness, and additional sealing elements together with the body are rotatable around the axes, while the axis of rotation is perpendicular to the axis of the well, and the distance from the axis of rotation to the axis of the well exceeds the radius of the body. 4. Превентор по п. 1, отличающийся тем, что оси дополнительных герметизирующих элементов выполнены поворотными и с радиальными и осевыми каналами для подачи промывочного агента. 4. The preventer according to claim 1, characterized in that the axes of the additional sealing elements are made rotary and with radial and axial channels for supplying a flushing agent.
SU4922783 1991-03-28 1991-03-28 Universal preventer RU2013519C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4922783 RU2013519C1 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Universal preventer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4922783 RU2013519C1 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Universal preventer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2013519C1 true RU2013519C1 (en) 1994-05-30

Family

ID=21567135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4922783 RU2013519C1 (en) 1991-03-28 1991-03-28 Universal preventer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2013519C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011005144A1 (en) 2009-07-10 2011-01-13 Aleksandrov Dmitriy Ivanovich Downhole device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011005144A1 (en) 2009-07-10 2011-01-13 Aleksandrov Dmitriy Ivanovich Downhole device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5251869A (en) Rotary blowout preventer
US4403659A (en) Pressure controlled reversing valve
US4333542A (en) Downhole fishing jar mechanism
US10233716B2 (en) Blowout preventer including blind seal assembly
DE3855150T2 (en) Sealing arrangement for submarine casing hanger
EP2122121B1 (en) Valve seat assembly, downhole tool and methods
US4566546A (en) Single acting hydraulic fishing jar
EP2273059A1 (en) Coupling apparatus
US4456081A (en) Hydraulic drilling jar
CA2520927A1 (en) Pipe gripping ram
US4809779A (en) Arrangement for cleaning internal surface of casing strings
US3804185A (en) Jarring and bumping tool for use in oilfield drilling strings
US20160053569A1 (en) Retrievable packer for operations in cased wells at high pressures
US4655284A (en) Well head shut-off device
RU2013519C1 (en) Universal preventer
US20070074867A1 (en) Jar device
USRE28768E (en) Jarring and bumping tool for use in oilfield drilling strings
CA1259356A (en) Remotely operable pipe length connector and compensator
DE1806385A1 (en) Drilling device
CA1220779A (en) Single acting hydraulic fishing jar
DE2452433A1 (en) HYDRAULICALLY ACTUATED HOLE PACKER FOR TWIN PIPE PIPE
RU2542005C1 (en) Coiled tubing preventer
US4524838A (en) Oil well jar
US3820599A (en) Circulation apparatus
CA1277230C (en) Wellhead isolation tool