RU2347061C1

RU2347061C1 - Wellhead sealing device

Info

Publication number: RU2347061C1
Application number: RU2007117037/03A
Authority: RU
Inventors: Ринат Юсупович Шафеев (RU); Ринат Юсупович Шафеев
Original assignee: Ринат Юсупович Шафеев
Priority date: 2007-05-07
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2009-02-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention refers to oil and gas industry, specifically to wellhead sealing devices. The device contains preventer-type body mounted between upper and lower flanges of pipelines and containing sluice and actuator hydraulic cylinders equipped with preventer automatic operation mechanism designed as a valve arranged on the cylinder. The cylinder is connected to atmosphere and chambers of hydraulic cylinders and the pipeline. The valve cylinder is mounted on the hose nipple below the lower flange designed as one piston of half length of its cylinder with spring rod, with piston underside chamber connected to that of the pipeline and to those of the preventer hydraulic cylinders, while head-end volume is connected to atmosphere and piston underside chambers of preventer hydraulic cylinders. Herewith the rods of hydraulic cylinders pistons are spring-loaded from head-end volume side.

EFFECT: higher reliability with design simplification and lower metal consumption.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для оборудования устья скважины, и может быть использовано для герметизации устья нефтяных и газовых скважин, магистральных трубопроводов транспорта нефти и газа при разрушении наземных трубопроводов.The invention relates to the oil and gas industry, in particular to devices for equipment of the wellhead, and can be used to seal the mouth of oil and gas wells, trunk pipelines of oil and gas transport in the destruction of ground pipelines.

Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора [1].A device is known for sealing the wellhead, comprising a housing with a preventer installed between the upper and lower flanges, including a shutoff member and drive hydraulic cylinders with a mechanism for automatically operating the preventer [1].

Недостатком известного устройства является установка диафрагмы и измерительной системы, что усложняет и снижает надежность перекрытия скважины при разрушении наземного трубопровода.A disadvantage of the known device is the installation of a diaphragm and a measuring system, which complicates and reduces the reliability of the overlap of the well during the destruction of the onshore pipeline.

Прототипом изобретения является устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами трубопроводов корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора, который выполнен в виде установленного в цилиндре золотника, при этом цилиндр имеет связь с атмосферой и полостями гидроцилиндров и трубопровода [2].The prototype of the invention is a device for sealing the wellhead, comprising a housing with a preventer installed between the upper and lower flanges of the pipelines, including a shutoff member and drive hydraulic cylinders with a mechanism for automatically operating the preventer, which is made in the form of a spool installed in the cylinder, the cylinder being connected to the atmosphere and cavities of hydraulic cylinders and pipeline [2].

Недостатком прототипа является сложный многопоршневой золотник и его связь с полостью трубопровода через поршневой цилиндр, а также многотрубопроводная связь золотника с полостями гидроцилиндров превентора, что усложняет конструкцию устройства, снижает надежность и повышает металлоемкость.The disadvantage of the prototype is a complex multi-piston spool and its connection with the cavity of the pipeline through the piston cylinder, as well as multi-pipe communication of the valve with the cavities of the hydraulic cylinders of the preventer, which complicates the design of the device, reduces reliability and increases metal consumption.

Изобретение позволяет получить новый технический эффект - упрощение конструкции, повышение надежности и снижение металлоемкости.The invention allows to obtain a new technical effect - simplifying the design, increasing reliability and reducing metal consumption.

Этот технический эффект достигается тем, что цилиндр золотника установлен на штуцере трубопровода ниже нижнего фланца, который выполнен в виде одного поршня на половину длины его цилиндра с подпружиненным штоком, подпоршневая полость которого сообщается с полостью трубопровода и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, а надпоршневая полость - с атмосферой и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, при этом штоки поршней гидроцилиндров подпружинены с надпоршневой стороны.This technical effect is achieved by the fact that the spool cylinder is mounted on the pipe fitting below the lower flange, which is made in the form of one piston half the length of its cylinder with a spring-loaded rod, the piston cavity communicating with the pipeline cavity and the piston cavity of the preventer cylinders, and the piston cavity with atmosphere and under-piston cavities of the preventer hydraulic cylinders, while the piston rods of the hydraulic cylinders are spring-loaded from the over-piston side.

На чертеже показан общий вид устройства для герметизации устья скважины в продольном сечении.The drawing shows a General view of a device for sealing a wellhead in longitudinal section.

Устройство для герметизации устья скважины состоит из напорного трубопровода 1 с нижним фланцем 2 (по чертежу) и магистрального наземного трубопровода 3 с верхним фланцем 4, между которыми установлен корпус 5 превентора, в поперечном сечении которого в пазах 6 установлен запорный орган - плоские плашки 7 превентора с гидроцилиндрами 8, поршни 9 которых со штоками 10 с надпоршневой стороны подпружинены тарированными пружинами 11. На напорном трубопроводе 1 на штуцере 12 с вентилем 13 установлен золотниковый корпус 14, в котором размещен, на половину длины цилиндра корпуса 14, поршень 15, шток 16 которого подпружинен тарированной пружиной 17. Золотниковый корпус 14 имеет две пары штуцеров (на чертеже показано, не обозначено) - надпоршневые и подпоршневые (поршень 15). С левой стороны золотникого корпуса 14 один из этих штуцеров - подпоршневой через вентиль 13 и штуцер 12 соединен с полостью напорного трубопровода 1, а второй из них - надпоршневой - с атмосферой. С правой стороны золотникового корпуса 14 оба штуцера параллельно соединены через трубопровод 18 с подпоршневыми полостями гидроцилиндров 8 превентора. Устройство для герметизации устья скважины работает следующим образом.The device for sealing the wellhead consists of a pressure pipe 1 with a lower flange 2 (according to the drawing) and a main land pipe 3 with an upper flange 4, between which a preventer body 5 is installed, in the cross section of which a locking element is installed in grooves 6 - flat preventer plates 7 with hydraulic cylinders 8, pistons 9 of which with rods 10 on the over-piston side are spring-loaded with calibrated springs 11. On the pressure pipe 1 on the nozzle 12 with valve 13 a spool housing 14 is installed, in which it is half the length of the cylinder of the housing 14, the piston 15, the rod 16 of which is spring-loaded with a calibrated spring 17. The spool housing 14 has two pairs of fittings (not shown in the drawing) - over-piston and under-piston (piston 15). On the left side of the spool housing 14, one of these fittings is a piston through the valve 13 and the fitting 12 is connected to the cavity of the pressure pipe 1, and the second of them is a piston with the atmosphere. On the right side of the spool housing 14, both fittings are connected in parallel through a pipe 18 to the piston cavities of the preventer hydraulic cylinders 8. A device for sealing the wellhead works as follows.

По напорному трубопроводу 1 под избыточным давлением подается продукт - нефть или газ. Шток 16, сжимая тарированную пружину 17, нажимают до упора и удерживают некоторое время. Давление продукта из трубопровода 1 через штуцер 12 и открытый вентиль 13 поступает под поршень 15 золотникового корпуса 14, а оттуда через трубопровод 18 в подпоршневые полости поршней 9 гидроцилиндров 8. Принимая давление, поршни 9 выдвигают свои штоки 10 и сжимают тарированные пружины 1, при этом плашки 7 по пазам 6 корпуса 5 превентора штоками поршней 9 вытягиваются из проходной полости корпуса 5 превентора, т.е. открываются и обеспечивают проход продукта в наземный трубопровод 3. Давления в напорном трубопроводе 1, под поршнем 15 золотникового корпуса 14, под поршнями 9 гидроцилиндров 8, в корпусе 5 превентора и наземном трубопроводе 3 выравниваются. Со штока 16 снимают принудительное давление нажатия. Система устройства сохраняет заданное положение и обеспечивает пропуск продукта.Through the pressure pipe 1, a product is supplied under excess pressure - oil or gas. The rod 16, compressing the calibrated spring 17, is pressed all the way and hold for some time. The pressure of the product from the pipeline 1 through the nozzle 12 and the open valve 13 enters under the piston 15 of the spool housing 14, and from there through the pipe 18 into the piston cavities of the pistons 9 of the hydraulic cylinders 8. Accepting the pressure, the pistons 9 extend their rods 10 and compress the calibrated springs 1, while the dies 7 in the grooves 6 of the preventer body 5 by the piston rods 9 are pulled from the passage cavity of the preventer body 5, i.e. open and provide the passage of the product into the ground pipe 3. The pressure in the pressure pipe 1, under the piston 15 of the spool housing 14, under the pistons 9 of the hydraulic cylinders 8, in the housing 5 of the preventer and the ground pipe 3 are aligned. Forced pressure is removed from the rod 16. The system of the device saves the set position and ensures skipping of the product.

Тарированные пружины 17 и 11 рассчитывают на силу сжатия соответственно принимаемым давлениям продукта на их поршни 15 и 9.Calibrated springs 17 and 11 are counted on the compressive force according to the received product pressures on their pistons 15 and 9.

При разрушении наземного трубопровода 3 давление в нем падает, преимущественно до нуля, соответственно падает давление в корпусе 5 превентора, в напорном трубопроводе и под поршнем 15 золотникового корпуса 14. Пружина 17 штока 16 разжимается и передвигает поршень 15 в нижнее положение (по чертежу), тем самым поршень 15 перекрывает нижнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14, т.е. предотвращает связь через трубопровод 18 подпоршневых полостей поршней 9 гидроцилиндров 8, а через верхнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14 над поршнем 15 сообщает их с атмосферой. Под поршнями 9 гидроцилиндров 8 устанавливается атмостферное давление. Пружины 11 штоков 10 разжимаются, выдавливая остатки продукта из подпоршневой полости через трубопровод 18 и золотниковый корпус 14 в атмосферу, и постепенно выдвигают плашки 7 в сечение корпуса 5 превентора до полного их схождения, тем самым перекрывают прохождение продукта в наземный трубопровод 3.When the ground pipeline 3 is destroyed, the pressure in it drops, mainly to zero, respectively, the pressure drops in the preventer body 5, in the pressure pipe and under the piston 15 of the spool housing 14. The spring 17 of the rod 16 is unclenched and moves the piston 15 to the lower position (according to the drawing), thereby, the piston 15 overlaps the lower pair of fittings of the spool housing 14, i.e. prevents communication through the pipeline 18 of the piston cavities of the pistons 9 of the hydraulic cylinders 8, and through the upper pair of fittings of the spool housing 14 above the piston 15 communicates them with the atmosphere. Under the pistons 9 of the hydraulic cylinders 8, atmospheric pressure is established. The springs 11 of the rods 10 are unclenched, squeezing the remaining product from the piston cavity through the pipe 18 and the spool housing 14 into the atmosphere, and the dies 7 are gradually pushed into the cross section of the preventer body 5 until they completely converge, thereby blocking the passage of the product into the overland pipeline 3.

В напорном трубопроводе 1 постепенно восстанавливается рабочее давление, которое через штуцер 12 и открытый вентиль 13 поступает на нижний штуцер золотникового корпуса 14, который перекрыт поршнем 15, добавочно ему парный штуцер трубопровода 18 тоже перекрыт этим же поршнем 15. В трубопровод 18 давление из напорного трубопровода 1 не поступает и он по-прежнему через верхнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14, через надпоршневую полость сообщается с атмосферой. Таким образом обеспечивается полное закрытие плашек 7 в корпусе 5 превектора.In the pressure pipe 1, the working pressure is gradually restored, which through the nozzle 12 and the open valve 13 enters the lower nozzle of the spool housing 14, which is closed by the piston 15, in addition to it, the twin fitting of the pipe 18 is also blocked by the same piston 15. The pressure from the pressure pipe in the pipe 18 1 does not enter and it is still through the upper pair of fittings of the spool housing 14, through the piston cavity communicates with the atmosphere. This ensures the complete closure of the dies 7 in the housing 5 of the converter.

После ремонта или замены наземного трубопровода 3 пуск в эксплуатацию устройства для герметизации скважины осуществляется нажатием штока 16 золотникового корпуса 14 вышеописанным образом.After repair or replacement of the land pipeline 3, the commissioning of the device for sealing the well is carried out by pressing the rod 16 of the spool housing 14 in the manner described above.

Таким образом, осуществляется перекрытие наземного трубопровода при его разрушении на газовых и нефтяных скважинах и магистральных трубопроводах транспорта нефти и газа. Это не только устраняет огромные потери продукта и многолетние экологические загрязнения окружающей среды, но и предотвращает воспламенение, взрывов и пожаров с катастрофическими последствиями.Thus, the surface pipeline is shut off when it is destroyed in gas and oil wells and in the main pipelines of oil and gas transport. This not only eliminates huge product losses and long-term environmental pollution, but also prevents ignition, explosions and fires with catastrophic consequences.

Установку устройства для герметизации устья скважины на трубопроводах транспорта нефти и газа рекомендуется устанавливать перед объектами народнохозяйственного значения - промышленные и населенные объекты, мосты и т.д.The installation of a device for sealing the wellhead on oil and gas transport pipelines is recommended to be installed in front of objects of national economic importance - industrial and populated objects, bridges, etc.

1. Роматов В.П. Разработки автоматического превентора НТС, “Машины и нефтяное оборудование”, 1973, №10, с.8-10.1. Romatov V.P. Development of the automatic preventer of the NTS, “Machines and oil equipment”, 1973, No. 10, p.8-10.

2. Авторское свидетельство СССР №883330, М. Кл. E21B 33/06, 1981 (прототип).2. Copyright certificate of the USSR No. 883330, M. Kl. E21B 33/06, 1981 (prototype).

Claims

A device for sealing a wellhead, comprising a casing with a preventer installed between the upper and lower flanges of the pipelines, including a locking member and drive hydraulic cylinders with a mechanism for automatically operating the preventer, which is made in the form of a spool installed in the cylinder, and the cylinder is connected to the atmosphere and the cavities of the hydraulic cylinders and pipeline, characterized in that the spool cylinder is mounted on the pipe fitting below the lower flange, which is made in the form of one piston in half at the length of its cylinder with a spring-loaded rod, the piston cavity communicating with the pipeline cavity and the piston cavities of the preventer hydraulic cylinders, and the piston cavity with the atmosphere and the piston cavities of the preventer hydraulic cylinders, while the piston rods of the hydraulic cylinders are spring-loaded from the over-piston side.