RU2030551C1

RU2030551C1 - Wellhead device for protection of x-mas tree from high pressure

Info

Publication number: RU2030551C1
Authority: RU
Inventors: Р.М. Кулиев; Р.Д. Джабаров; Т.К. Велиев
Original assignee: Азербайджанский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: mining industry. SUBSTANCE: installed on X-mas tree is fixed flange 22 with central axial channel in which protector 28 is installed and rigidly connected with rod 23 of power drive having cylinder 20 with piston 27. Installed in flange 22 is sealing unit of protector 28. Rod 23 and protector 28 are connected with high pressure pump through T-piece 26. Located between flange 22 and power drive is cylindrical support 21 with longitudinal slot 24 in which side branch 25 of T-piece is installed. Length of slot is larger than value of stroke of piston 27 with rod 23. T-piece 26 is installed for reciprocation relative to flange 22. Upper branch of T-piece 26 is connected with rod 26, and lower branch is connected with protector 28, and side branch, with high-pressure pump. Assembled device is mounted on X-mas tree. Protector 28 is sealed in flange 22. Pumped through side branch 25 of T-piece 26 by means of high-pressure pump is process solution. EFFECT: reliable protection from high pressure. 6 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающему оборудованию, в частности к предохранительным устройствам, предназначенным для защиты устьевой фонтанной арматуры скважин при гидроразрыве, кислотной и щелочной обработках пласта от высокого избыточного давления. The invention relates to oil and gas production equipment, in particular, to safety devices designed to protect wellhead fountain fittings during hydraulic fracturing, acid and alkaline formations from high overpressure.

Известно устьевое устройство для защиты фонтанной арматуры, включающее установленный на фонтанной арматуре неподвижный фланец с центральным осевым каналом для размещения в нем протектора, установленный на неподвижном фланце силовой привод с цилиндром, поршнем и штоком, который жестко соединен с протектором, узел уплотнения протектора в неподвижном фланце и механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления [1]. A wellhead device for protecting fountain valves is known, including a fixed flange mounted on a fountain valve with a central axial channel for placing a tread therein, a power drive mounted on a fixed flange with a cylinder, a piston and a rod that is rigidly connected to the tread, a tread seal assembly in a fixed flange and a mechanism for attaching a tread to a high pressure pump [1].

В связи с тем, что протектор размещен внутри цилиндра силового привода, усилие, необходимое для посадки его в ствол фонтанной арматуры, также создается давлением, подаваемым в кольцевое пространство между внутренним диаметром цилиндра и наружным диаметром протектора, что приводит к необходимости увеличения диаметра цилиндра и, следовательно, его массы и массы всего устройства, а также уменьшению эксплуатационной эффективности устройства;
- в связи с тем, что протектор размещен внутри цилиндра силового привода, а давление в протекторе значительно превышает давление в цилиндре силового привода, нарушение герметичности протектора приведет к разрушению цилиндра, что весьма опасно для обслуживающего персонала;
- из-за большой длины выступающей части протектора и расположения соединения, затруднен монтаж шарнирного трубопровода, соединяющего верхнюю часть протектора с насосом высокого давления.Due to the fact that the tread is placed inside the cylinder of the power drive, the force required to fit it into the trunk of the fountain valve is also created by the pressure applied to the annular space between the inner diameter of the cylinder and the outer diameter of the tread, which leads to the need to increase the diameter of the cylinder and, therefore, its mass and mass of the entire device, as well as reducing the operational efficiency of the device;
- due to the fact that the tread is located inside the cylinder of the power drive, and the pressure in the tread is much higher than the pressure in the cylinder of the power drive, the violation of the tightness of the tread will lead to the destruction of the cylinder, which is very dangerous for maintenance personnel;
- due to the large length of the protruding part of the tread and the location of the connection, it is difficult to install an articulated pipe connecting the upper part of the tread with a high pressure pump.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства и безопасности ведения скважинных работ. The aim of the invention is to increase the operational reliability of the device and the safety of well operations.

Достигается это тем, что устройство снабжено размещенной между неподвижным фланцем и силовым приводом цилиндрической опорой, причем механизм для присоединения протектора к насосу высокого давления выполнен в виде установленного с возможностью возврат- но-поступательного перемещения тройника, верхний отвод которого жестко связан со штоком, нижний - с протектором, а боковой - с насосом высокого давления, при этом опора выполнена с продольной прорезью для размещения в ней бокового отвода тройника при его возвратно-поступательном перемещении, причем длина продольной прорези опоры больше величины хода поршня со штоком. This is achieved by the fact that the device is equipped with a cylindrical support located between the stationary flange and the power drive, and the mechanism for attaching the tread to the high pressure pump is made in the form of a tee mounted with the possibility of reciprocating movement, the upper tap of which is rigidly connected to the rod, the lower with a protector, and the side with a high-pressure pump, while the support is made with a longitudinal slot to accommodate the lateral branch of the tee in it with its reciprocating movement and, the length of the longitudinal groove of the support is greater than the magnitude of the stroke of the piston with the rod.

На фиг. 1 представлено двухцилиндровое устройство в верхнем положении; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - двухцилиндровое устройство в транспортном (собранном) положении; на фиг.4 - то же, в рабочем положении, на фиг.5 - то же, в разъемном варианте. In FIG. 1 shows a two-cylinder device in the upper position; figure 2 is a section along aa in figure 1; figure 3 - two-cylinder device in the transport (assembled) position; figure 4 is the same in the working position, figure 5 is the same in the detachable version.

Устройство включает два гидравлических цилиндра 1, соединенных между собой в верхней части траверсой 2. Каждый цилиндр установлен соосно на полой опоре 3. Опоры 3 закреплены на неподвижном фланце 4. Сверху и снизу цилиндры 1 закрыты крышками 5, в которых выполнены каналы 6 и 7 для подачи давления в под- и надпоршневые полости. В опорах 3 выполнена прорезь 8. Поршень 9 жестко соединен со штоком 10. Шток 10 силового привода установлен внутри опоры 3 и шарнирно соединен с подвижным фланцем 11, концы которого проходят через прорезь 8 с возможностью возвратно-поступательного движения. В отверстии 12 фланца 11 закреплена головка 13, нижняя часть 14 которой соединена с протектором 15, а верхняя часть через фланец 16 с помощью гибкого шланга или шарнирного трубопровода 17 соединяется с насосом высокого давления. В нижней части 14 головки 13 имеется накидная гайка 18 для закрепления и фиксации протектора после его посадки. Протектор 15 загерметизирован в отверстии 19, выполненном в неподвижном фланце 4. The device includes two hydraulic cylinders 1, interconnected in the upper part by a traverse 2. Each cylinder is mounted coaxially on the hollow support 3. The supports 3 are mounted on a fixed flange 4. The top and bottom cylinders 1 are closed by covers 5, in which channels 6 and 7 are made for pressure supply to the sub- and supra-piston cavities. In the bearings 3, a slot 8 is made. The piston 9 is rigidly connected to the rod 10. The rod 10 of the power drive is mounted inside the support 3 and pivotally connected to the movable flange 11, the ends of which pass through the slot 8 with the possibility of reciprocating motion. A head 13 is fixed in the hole 12 of the flange 11, the lower part of which 14 is connected to the tread 15, and the upper part through the flange 16 is connected to the high pressure pump via a flexible hose or joint pipe 17. In the lower part 14 of the head 13 there is a cap nut 18 for fixing and fixing the tread after it is planted. The tread 15 is sealed in the hole 19, made in a fixed flange 4.

Предлагаемое изобретение может быть выполнено и с одноцилиндровым исполнительным механизмом, который показан на фиг.4,5,6. Устройство включает цилиндр 20, соосно установленный на опоре 21, которая в данном случае выполнена в виде полого цилиндра. Опора 21 может быть выполнена как заодно с цилиндром 20 исполнительного механизма, как показано на фиг.4 и 5, так и раздельно, как это показано на фиг.1,2 и 6. Опора 21 имеет неподвижный фланец 22, с помощью которого устройство герметично устанавливается на фланце стволовой части фонтанной арматуры. Внутри опоры 21 размещен шток 23 силового привода. В прорези 24, выполненной на поверхности опоры 21 с возможностью вертикального возвратно-поступательного движения, размещен отвод 25 тройника 26. Длина прорези равна или больше хода поршня 27. В тройнике 26 герметично и жестко закреплен протектор 28. Протектор 28 проходит через фланец 22 и герметизирован упругим кольцом. Крышка 29, поршень 27 с цилиндром 20, а также шток 23 с крышкой 29 герметизированы резиновыми кольцами. Устройство в собранном виде (фиг.1) устанавливают на фланце стволовой части фонтанной арматуры и с помощью шпилек герметично закрепляют с неподвижным фланцем. The present invention can be performed with a single-cylinder actuator, which is shown in Fig.4,5,6. The device includes a cylinder 20 coaxially mounted on a support 21, which in this case is made in the form of a hollow cylinder. The support 21 can be made integral with the cylinder 20 of the actuator, as shown in FIGS. 4 and 5, or separately, as shown in FIGS. 1,2 and 6. The support 21 has a fixed flange 22, with which the device is hermetically sealed mounted on the flange of the stem of the fountain. Inside the support 21 is placed the rod 23 of the power drive. In the slot 24, made on the surface of the support 21 with the possibility of vertical reciprocating movement, there is an outlet 25 of the tee 26. The length of the slot is equal to or greater than the stroke of the piston 27. In the tee 26, the tread 28 is hermetically and rigidly fixed. The tread 28 passes through the flange 22 and is sealed elastic ring. The cover 29, the piston 27 with the cylinder 20, and the stem 23 with the cover 29 are sealed with rubber rings. The device in assembled form (figure 1) is installed on the flange of the stem part of the fountain armature and with the help of studs is hermetically fixed with a fixed flange.

Устройство работает следующим образом. После монтажа устройства на устье скважины для посадки протектора 15 в проход фонтанной арматуры через канал 7 над поршнем 9 насосом подается рабочий агент под соответствующим давлением. После посадки и герметизации протектора через фланец 16 с помощью гибкого шланга 17 протектор 15 соединяется с манифольдом агрегата и осуществляется закачка соответствующего раствора или химреагента. The device operates as follows. After mounting the device at the wellhead to fit the tread 15 into the passage of the fountain fittings through the channel 7 above the piston 9, the working agent is pumped under the appropriate pressure. After landing and sealing of the tread through the flange 16 using a flexible hose 17, the tread 15 is connected to the manifold of the unit and the corresponding solution or chemical is pumped.

Снятие протектора после завершения технологических операций производится следующим образом. Отворачивается накидная гайка 18, которая фиксирует положение протектора 15, после чего переключается линия подачи давления из верхней полости в нижнюю, а верхняя полость соединяется с линией слива рабочего агента. Постепенно, открывая запорное устройство, установленное на линии слива и подавая давление в подпоршневую полость, можно осуществить подъем протектора 15. После проведения указанных работ устройство демонтируют. Removing the tread after completion of technological operations is as follows. The union nut 18 is turned off, which fixes the position of the tread 15, after which the pressure supply line switches from the upper cavity to the lower one, and the upper cavity is connected to the drain line of the working agent. Gradually, opening the locking device installed on the drain line and applying pressure to the under-piston cavity, it is possible to raise the tread 15. After carrying out the indicated work, the device is dismantled.

Claims

The mouth device for protecting the fountain valves from high excess pressure, including a fixed flange mounted on the fountain fittings with a central axial channel to accommodate the tread, a power drive mounted on the fixed flange with a cylinder, piston and rod, which is rigidly connected to the tread seal assembly, which in a fixed flange and a mechanism for attaching a tread to a high pressure pump, characterized in that, in order to increase the operational reliability of the device and safety well, it is equipped with a cylindrical support located between the stationary flange and the power drive, and the mechanism for attaching the tread to the high pressure pump is made in the form of a tee mounted with the possibility of reciprocating movement, the upper outlet of which is rigidly connected to the rod, the lower one - to the tread and the side - with a high-pressure pump, while the support is made with a longitudinal slot for placement in it of the lateral branch of the tee with its reciprocating movement ns, the length of the longitudinal support slits greater than the stroke of the piston to the rod.