RU2165003C1 - Blowout prevention valve of casing-head stuffing box - Google Patents

Blowout prevention valve of casing-head stuffing box Download PDF

Info

Publication number
RU2165003C1
RU2165003C1 RU99117933/03A RU99117933A RU2165003C1 RU 2165003 C1 RU2165003 C1 RU 2165003C1 RU 99117933/03 A RU99117933/03 A RU 99117933/03A RU 99117933 A RU99117933 A RU 99117933A RU 2165003 C1 RU2165003 C1 RU 2165003C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stuffing box
lock
rod
seal
shutter
Prior art date
Application number
RU99117933/03A
Other languages
Russian (ru)
Original Assignee
Волох Олег Александрович
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 Волох Олег Александрович filed Critical Волох Олег Александрович
Priority to RU99117933/03A priority Critical patent/RU2165003C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2165003C1 publication Critical patent/RU2165003C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: blowout prevention valve of casing-head stuffing box includes seal and torsion spring located on axle. Lock is installed on axle and made of two rods connected in lower part of transverse rod. Two rods have transverse parallel holes on their ends. Secured to lock on axle is roller. Opened seal is locked by transverse rod of lock. Roller comes in contact with stuffing box end. Lock axle is installed under opened seal. Roller is located between seal and stuffing box rod above axle. Axles of seal and lock are secured in plates. Blowout prevention valve is located in cavity of body of casing-head stuffing box. Roller secured to lock is made of polymer. After coming of stuffing box out of body, lock turns on axle and frees seal which closes open hole running to stuffing box head. Linkage from seal to lock reduces force of contact of roller and stuffing box rod to increase serviceability of casing-head stuffing box with blowout prevention valve and stuffing box rod. EFFECT: prevented pollution of environment with oil and oil losses in cases of emergency coming of stuffing box rod of casing-head stuffing box. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию, в частности к конструкции клапанов для устройств герметизации устья скважин при добыче нефти штанговыми насосными установками. The invention relates to oilfield equipment, in particular to the design of valves for sealing devices for wellheads during oil production by sucker rod pumping units.

Известны противовыбросовые клапаны устьевых сальников, перекрывающие отверстие, ведущее к сальниковой головке, после аварийного выхода сальникового штока из устьевого сальника, предотвращающие загрязнение нефтью окружающей среды и потери нефти. Known anti-blowout valves of wellhead glands blocking the opening leading to the gland head after an emergency exit of the gland stem from the wellhead gland, preventing environmental oil pollution and oil loss.

Известно автоматическое устройство [1], перекрывающее скважину в случае обрыва сальникового штока. Устройство содержит металлическую коническую пробку, к меньшему торцу которой прикреплена полимерная накладка, контактирующая с сальниковым штоком, металлическую пружину сжатия, имеющую возможность воздействия на пробку в сторону перекрытия отверстия, и металлический корпус, имеющий коническое отверстие, пересекающее отверстие, ведущее к сальниковой головке. Диаметр конического отверстия больше пересекаемого отверстия. Пробка большим торцом закреплена на стержне, который имеет возможность перемещения в отверстиях корпуса соосно оси конического отверстия. Known automatic device [1], blocking the well in the event of a break in the stuffing box. The device contains a metal conical plug, to the smaller end of which is attached a polymer pad in contact with the stuffing rod, a metal compression spring with the possibility of acting on the plug in the direction of overlapping the hole, and a metal casing having a conical hole crossing the hole leading to the stuffing box. The diameter of the conical hole is larger than the intersected hole. The cork is fastened with a large end to the rod, which has the ability to move in the holes of the housing coaxially with the axis of the conical hole.

Описание работы устройства. При аварийном выходе сальникового штока из устьевого сальника накладка сходит с сальникового штока, под усилием пружины пробка входит в коническое отверстие корпуса и перекрывает отверстие, ведущее к сальниковой головке. Description of the operation of the device. In the event of an emergency exit of the stuffing box from the wellhead stuffing box, the pad comes off the stuffing box, under the force of the spring, the plug enters the conical opening of the housing and blocks the opening leading to the stuffing box.

Недостатки этого устройства:
- большая площадь контактирующих поверхностей конической пробки и конического отверстия требует значительного усилия пружины для обеспечения герметичности при наличии на них отложений минеральных примесей и парафина;
- необходим большой ход конической пробки для перевода ее в открытое положение, что увеличивает усилие пружины.The disadvantages of this device:
- a large area of the contacting surfaces of the conical plug and conical hole requires a significant spring force to ensure tightness in the presence of deposits of mineral impurities and paraffin;
- a large stroke of the conical plug is necessary to translate it into the open position, which increases the force of the spring.

Большое усилие пружины, действующее на открытую коническую пробку, приводит к интенсивному износу накладки на пробке, уплотнений и направляющих втулок в устьевом сальнике, износу сальникового штока. A large spring force acting on an open conical plug leads to intensive wear of the cap on the plug, seals and guide bushings in the wellhead seal, wear of the stuffing box.

Наиболее близким к заявляемому устройству, принятым за прототип, является обратный клапан системы предупреждения загрязнения [2], содержащий металлический затвор, установленный с возможностью поворота на металлической оси, металлическую пружину кручения, расположенную на той же оси, имеющую возможность воздействия на затвор в сторону перекрытия отверстия, ведущего к сальниковой головке, и полимерную накладку, прикрепленную к затвору и контактирующую с сальниковым штоком. Closest to the claimed device adopted for the prototype is a check valve of the pollution prevention system [2], containing a metal shutter mounted to rotate on a metal axis, a metal torsion spring located on the same axis, with the possibility of acting on the shutter in the direction of overlap holes leading to the stuffing box head, and a polymer pad attached to the valve and in contact with the stuffing box.

Признаки аналога, которые совпадают с существенными признаками заявляемого изобретения, следующие:
- металлический затвор, установленный с возможностью поворота на металлической оси;
- металлическая пружина кручения, расположенная на той же оси, имеющая возможность воздействия на затвор в сторону закрытия отверстия.Signs of an analogue that coincide with the essential features of the claimed invention are as follows:
- a metal shutter mounted rotatably on a metal axis;
- a metal torsion spring located on the same axis, having the possibility of acting on the shutter in the direction of closing the hole.

Описание работы обратного клапана. При аварийном выходе сальникового штока из устьевого сальника накладка сходит с сальникового штока, а затвор под действием пружины поворачивается на оси и закрывает отверстие, ведущее к сальниковой головке. При этом накладка входит внутрь перекрываемого отверстия. Давление жидкости в устьевом сальнике прижимает закрытый затвор к уплотняемой поверхности и содействует герметизации. Description of the check valve. In the event of an emergency exit of the stuffing box from the wellhead stuffing box, the pad comes off the stuffing box, and the bolt rotates on the axis by the action of the spring and closes the hole leading to the stuffing box. In this case, the pad enters the overlapped hole. The liquid pressure in the wellhead seal presses the closed valve against the sealing surface and promotes sealing.

Для удержания затвора в закрытом положении необходим начальный (установочный) крутящий момент пружины, который должен быть больше крутящего момента веса затвора относительно оси его поворота. Поворот затвора в открытое положение увеличивает крутящий момент пружины. To keep the shutter in the closed position, the initial (installation) torque of the spring is required, which should be greater than the torque of the weight of the shutter relative to its axis of rotation. Turning the shutter to the open position increases the torque of the spring.

Недостатком этого обратного клапана является то, что усилие пружины непосредственно передается от затвора через накладку на сальниковый шток. Это приводит к повышенному износу накладки, уплотнений и направляющих втулок устьевого сальника и сальникового штока. The disadvantage of this non-return valve is that the spring force is directly transmitted from the bolt through the lining to the stuffing box. This leads to increased wear of the linings, seals and guide bushings of the wellhead stuffing box and stuffing box.

Целью изобретения является увеличение срока службы и надежности работы устьевого сальника с противовыбросовым клапаном. The aim of the invention is to increase the service life and reliability of the wellhead stuffing box with blowout valve.

Техническим результатом изобретения является снижение износа опорного элемента противовыбросового клапана, уплотнений и направляющих втулок устьевого сальника и сальникового штока путем уменьшения радиального усилия, передаваемого опорным элементом противовыбросового клапана на сальниковый шток. В случае применения ролика в качестве опорного элемента, трение скольжения заменяется трением качения, что уменьшает износ сальникового штока. The technical result of the invention is to reduce the wear of the support element of the blowout valve, seals and guide bushings of the wellhead stuffing box and stuffing box by reducing the radial force transmitted by the support element of the blowout valve to the stuffing box. In the case of using the roller as a supporting element, sliding friction is replaced by rolling friction, which reduces the wear of the stuffing box.

Поставленная цель достигается за счет того, что в противовыбросовом клапане устьевого сальника, включающем металлический затвор, установленный с возможностью поворота на металлической оси, и металлическую пружину кручения, расположенную на той же оси, имеющую возможность воздействия на затвор в сторону закрытия отверстия, ведущего к сальниковой головке, предусмотрены следующие конструктивные отличия:
- введен металлический рычажный фиксатор, имеющий возможность фиксации открытого затвора, установленный с возможностью поворота на металлической оси;
- введен полимерный опорный элемент, установленный на фиксаторе и контактирующий с сальниковым штоком;
- ось фиксатора установлена под открытым затвором;
- опорный элемент расположен между затвором и сальниковым штоком, выше оси фиксатора.This goal is achieved due to the fact that in the blowout valve of the wellhead stuffing box, which includes a metal shutter mounted to rotate on a metal axis, and a metal torsion spring located on the same axis, with the possibility of acting on the shutter in the direction of closing the opening leading to the stuffing box the head, the following design differences are provided:
- introduced a metal lever retainer having the ability to fix the open shutter, mounted with the possibility of rotation on a metal axis;
- introduced a polymer support element mounted on the latch and in contact with the stuffing rod;
- the axis of the latch is installed under the open shutter;
- the supporting element is located between the valve and the gland rod, above the axis of the latch.

В частных случаях выполнения противовыбросового клапана устьевого сальника предусмотрены следующие конструктивные отличия:
- фиксатор имеет H образную форму и состоит из двух стержней, соединенных в нижней части поперечным стержнем, имеющим возможность фиксации открытого затвора, при этом два стержня имеют на концах поперечные параллельные отверстия;
- опорный элемент выполнен в виде ролика, установленного с возможностью вращения на металлической оси;
- опорный элемент выполнен в виде стержня, имеющего возможность скольжения по сальниковому штоку;
- затвор выполнен с возможностью самоустановки по уплотняемой поверхности отверстия, ведущего к сальниковой головке.In particular cases of the blowout valve of the wellhead stuffing box, the following design differences are provided:
- the latch has an H-shaped shape and consists of two rods connected at the bottom by a transverse rod that can lock the open shutter, while the two rods have transverse parallel holes at the ends;
- the supporting element is made in the form of a roller mounted for rotation on a metal axis;
- the supporting element is made in the form of a rod having the ability to slip on the stuffing rod;
- the shutter is made with the possibility of self-installation on the sealing surface of the hole leading to the stuffing box.

Техническая сущность и принцип действия предложенного противовыбросового клапана устьевого сальника поясняется чертежом, выполненным с учетом пп. 1, 2 и 3 формулы изобретения. The technical nature and principle of operation of the proposed blowout valve of the wellhead seal is illustrated in the drawing, made taking into account paragraphs. 1, 2 and 3 of the claims.

На фиг. 1 изображен продольный разрез противовыбросового клапана устьевого сальника; на фиг. 2 - разрез А - А. In FIG. 1 shows a longitudinal section through a blowout valve of a wellhead stuffing box; in FIG. 2 - section A - A.

Предложенный противовыбросовый клапан устьевого сальника состоит из следующих элементов: затвор 1, пружина 2, фиксатор 3, ролик 4, оси 5, 6 и 7, пластина 8, корпус 9. Обозначение: СШ - сальниковый шток. The proposed blow-out valve of the wellhead stuffing box consists of the following elements: shutter 1, spring 2, retainer 3, roller 4, axles 5, 6 and 7, plate 8, body 9. Designation: SS - stuffing box.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения (с учетом пп. 1, 2 и 3 формулы)
Противовыбросовый клапан устьевого сальника содержит затвор 1, пружину кручения 2, фиксатор 3, на стержнях которого установлен цилиндрический ролик 4 на оси 5. Затвор 1 и пружина 2 расположены на оси 6 с обеспечением возможности перекрытия затвором 1 отверстия, ведущего к сальниковой головке.Information confirming the possibility of carrying out the invention (taking into account paragraphs 1, 2 and 3 of the formula)
The blow-out valve of the wellhead stuffing box contains a shutter 1, a torsion spring 2, a retainer 3, on the rods of which a cylindrical roller 4 is mounted on the axis 5. The shutter 1 and the spring 2 are located on the axis 6, so that the shutter 1 can shut off the opening leading to the stuffing box.

Фиксатор 3 расположен на оси 7, установленной под открытым затвором 1, с обеспечением возможности его фиксации. Оси 6 и 7 закреплены в пластинах 8. Противовыбросовый клапан расположен в полости корпуса 9 устьевого сальника. Фиксатор 3 имеет H образную форму и состоит из двух стержней, имеющих на концах поперечные параллельные отверстия. Стержни фиксатора в нижней части соединены между собой поперечным стержнем. Фиксатор 3 имеет возможность поворота на оси 7. The latch 3 is located on the axis 7, mounted under the open shutter 1, with the possibility of fixing it. Axes 6 and 7 are fixed in the plates 8. A blowout valve is located in the cavity of the housing 9 of the wellhead seal. The latch 3 has an H-shaped and consists of two rods having transverse parallel holes at the ends. The clamp rods in the lower part are interconnected by a transverse rod. The latch 3 has the ability to rotate on the axis 7.

Открытый затвор 1 зафиксирован поперечным стержнем фиксатора 3, а ролик 4 расположен выше оси 7, между затвором 1 и сальниковым штоком, и контактирует с сальниковым штоком. Затвор 1 имеет возможность поворота на оси 6. Привод затвора 1 осуществляется пружиной 2. The open valve 1 is fixed by the transverse rod of the latch 3, and the roller 4 is located above the axis 7, between the valve 1 and the stuffing rod, and is in contact with the stuffing rod. The shutter 1 has the ability to rotate on the axis 6. The shutter 1 is driven by a spring 2.

Получение технического результата изобретения осуществляется за счет того, что усилие от крутящего момента пружины 2 передается затвором 1 на поперечный стержень фиксатора 3 и дальше на ролик 4. Эта рычажная передача уменьшает усилие контакта ролика 4 и сальникового штока по сравнению с усилием от пружины на затворе 1. В результате этого снижается износ ролика 4 и оси 5, направляющих втулок и уплотнений устьевого сальника, сальникового штока. Obtaining the technical result of the invention is due to the fact that the force from the torque of the spring 2 is transmitted by the shutter 1 to the transverse rod of the latch 3 and further to the roller 4. This lever transmission reduces the contact force of the roller 4 and the stuffing box compared to the force from the spring on the shutter 1 As a result of this, the wear of the roller 4 and the axis 5, guide bushings and seals of the wellhead stuffing box, stuffing box is reduced.

Затвор 1, пружина 2, фиксатор 3, оси 5, 6 и 7, пластины 8 - металлические, ролик 4 - полимерный. Shutter 1, spring 2, lock 3, axles 5, 6 and 7, plates 8 - metal, roller 4 - polymer.

Противовыбросовый клапан устьевого сальника работает следующим образом. После аварийного выхода сальникового штока из корпуса 9 устьевого сальника ролик 4 перестает контактировать с сальниковым штоком. Затвор 1 под действием крутящего момента пружины 2 за поперечный стержень поворачивает фиксатор 3 на оси 7 и освобождается. Освободившийся затвор 1 поворачивается на оси 6 и закрывает отверстие в корпусе 9, ведущее к сальниковой головке, предотвращая разлив нефти. Закрытый затвор 1 удерживается начальным крутящим моментом пружины 2 и давлением жидкости в полости устьевого сальника. Blowout valve wellhead seal works as follows. After an emergency exit of the stuffing box from the housing 9 of the wellhead stuffing box, the roller 4 ceases to be in contact with the stuffing box. The shutter 1 under the action of the torque of the spring 2 for the transverse rod rotates the latch 3 on the axis 7 and is released. The released shutter 1 rotates on the axis 6 and closes the hole in the housing 9 leading to the stuffing box, preventing oil spill. The closed shutter 1 is held by the initial torque of the spring 2 and the fluid pressure in the cavity of the wellhead seal.

Библиографические данные
1. Арматура штангонасосная АШ - 65х21 - 4Ф малогабаритная, проспект ОАО "КОРВЕТ", г. Курган.Bibliographic data
1. The sucker-rod fittings ASh - 65x21 - 4F are small-sized, the prospectus of OJSC "KORVET", the city of Kurgan.

2. "Композит - каталог нефтегазового оборудования и услуг". 1-е издание. М.: Топливо иэнергетика, 1993-1994 г., т. 3, ч.1, с. 1405. 2. "Composite - a catalog of oil and gas equipment and services." 1st edition. M .: Fuel and energy, 1993-1994, v. 3, part 1, p. 1405.

Claims (5)

1. Противовыбросовый клапан устьевого сальника, включающий металлический затвор, установленный с возможностью поворота на металлической оси, и металлическую пружину кручения, расположенную на той же оси, имеющую возможность воздействия на затвор в сторону его закрытия, отличающийся тем, что нагруженный пружиной открытый затвор зафиксирован металлическим рычажным фиксатором, который оснащен полимерным опорным элементом, контактирующим с сальниковым штоком, при этом фиксатор установлен с возможностью поворота на металлической оси, расположенной под открытым затвором, а опорный элемент помещен между затвором и сальниковым штоком выше оси фиксатора. 1. Blowout valve of the wellhead stuffing box, including a metal shutter mounted to rotate on a metal axis, and a metal torsion spring located on the same axis, with the possibility of acting on the shutter in the direction of its closing, characterized in that the open shutter loaded with a spring is fixed with a metal lever clamp, which is equipped with a polymer support element in contact with the stuffing rod, while the clamp is mounted with the possibility of rotation on a metal axis, laid under the open valve, and the supporting element is placed between the valve and the gland rod above the axis of the latch. 2. Противовыбросовый клапан устьевого сальника по п.1, отличающийся тем, что фиксатор имеет Н-образную форму и состоит из двух стержней, соединенных в нижней части поперечным стержнем, имеющим возможность фиксации открытого затвора, при этом два стержня имеют на концах поперечные параллельные отверстия. 2. The blowout valve of the wellhead stuffing box according to claim 1, characterized in that the latch has an H-shape and consists of two rods connected at the bottom by a transverse rod that can fix an open shutter, while the two rods have transverse parallel holes at the ends . 3. Противовыбросовый клапан устьевого сальника по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен в виде ролика, установленного с возможностью вращения на металлической оси. 3. The blowout valve of the wellhead stuffing box according to claim 1, characterized in that the support element is made in the form of a roller mounted rotatably on a metal axis. 4. Противовыбросовый клапан устьевого сальника по п.1, отличающийся тем, что опорный элемент выполнен в виде стержня, имеющего возможность скольжения по сальниковому штоку. 4. The blowout valve of the wellhead stuffing box according to claim 1, characterized in that the supporting element is made in the form of a rod having the ability to slide along the stuffing box. 5. Противовыбросовый клапан устьевого сальника по п.1, отличающийся тем, что затвор выполнен с возможностью самоустановки по уплотняемой поверхности. 5. The blowout valve of the wellhead seal according to claim 1, characterized in that the shutter is self-installing on a sealing surface.
RU99117933/03A 1999-08-09 1999-08-09 Blowout prevention valve of casing-head stuffing box RU2165003C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117933/03A RU2165003C1 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Blowout prevention valve of casing-head stuffing box

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99117933/03A RU2165003C1 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Blowout prevention valve of casing-head stuffing box

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2165003C1 true RU2165003C1 (en) 2001-04-10

Family

ID=20224032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99117933/03A RU2165003C1 (en) 1999-08-09 1999-08-09 Blowout prevention valve of casing-head stuffing box

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2165003C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103968146A (en) * 2013-05-12 2014-08-06 梁勇 Valve theft preventer
RU2573887C2 (en) * 2013-08-06 2016-01-27 Владимир Григорьевич Евстифеев Axial blowout-prevention wellhead stuffing box
CN106639955A (en) * 2016-12-15 2017-05-10 江苏科技大学 Self-locking type oil recovery tree torsion auxiliary tool
RU2746329C1 (en) * 2020-10-29 2021-04-12 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Wellhead sealing device in case of polished rod breakage

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Композит-каталог нефтегазового оборудования и услуг. 1-е издание. - М.: Топливо и энергетика, 1993-1994, т. 3, ч. 1, с. 1405. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103968146A (en) * 2013-05-12 2014-08-06 梁勇 Valve theft preventer
RU2573887C2 (en) * 2013-08-06 2016-01-27 Владимир Григорьевич Евстифеев Axial blowout-prevention wellhead stuffing box
CN106639955A (en) * 2016-12-15 2017-05-10 江苏科技大学 Self-locking type oil recovery tree torsion auxiliary tool
CN106639955B (en) * 2016-12-15 2019-03-29 江苏科技大学 A kind of self-locking production tree torsion auxiliary tool
RU2746329C1 (en) * 2020-10-29 2021-04-12 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Wellhead sealing device in case of polished rod breakage

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5509442A (en) Mud saver valve
US6227299B1 (en) Flapper valve with biasing flapper closure assembly
US5012865A (en) Annular and concentric flow wellhead isolation tool
US5575336A (en) Safety valve for horizontal tree
US4390171A (en) Compression spring capsule
US5040606A (en) Annulus safety valve
US4354698A (en) Swivel joint construction for pressure containing conduit
MX2007010005A (en) Fracturing isolation sleeve.
CA2734871A1 (en) Annulus isolation valve
RU2165003C1 (en) Blowout prevention valve of casing-head stuffing box
US20150090461A1 (en) Detachable capping device and method for an oil/gas well under blowout conditions
WO2021154811A1 (en) Fluid management systems and related methods of controlling fluid flow in oil and gas applications
CA2699112A1 (en) Shear open valve
CN2551759Y (en) Ram blowout preventer for well drilling
NO326484B1 (en) Sand control seal for underground safety valve
GB2269413A (en) Surface controlled annulus safety system for well bores
US20140174755A1 (en) Valve
RU2573887C2 (en) Axial blowout-prevention wellhead stuffing box
GB2235938A (en) Annulus safety valve
US10246969B2 (en) Valve apparatus
NO803251L (en) VALVE DEVICE.
WO2006051324A1 (en) Device for cutting a downhole object
RU2753223C1 (en) Double preventer
RU2293173C1 (en) Device for pipe closing in presence of gas, oil and water show in well
US5435385A (en) Integrated wellhead tubing string

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060810