RU2483189C1 - Rotary ram-type well head stripper - Google Patents

Rotary ram-type well head stripper Download PDF

Info

Publication number
RU2483189C1
RU2483189C1 RU2012121341/03A RU2012121341A RU2483189C1 RU 2483189 C1 RU2483189 C1 RU 2483189C1 RU 2012121341/03 A RU2012121341/03 A RU 2012121341/03A RU 2012121341 A RU2012121341 A RU 2012121341A RU 2483189 C1 RU2483189 C1 RU 2483189C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
dies
lead
pipe
faces
Prior art date
Application number
RU2012121341/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Михайлович Легостаев
Булат Юсупович Хайруллин
Олег Леонидович Витязев
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
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 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
Priority to RU2012121341/03A priority Critical patent/RU2483189C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2483189C1 publication Critical patent/RU2483189C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: stripper includes a hollow cylindrical housing with a flange, upper and lower cover plates, a rotor with upper and lower supports, which is installed so that it can be rotated in the housing. The rotor supports are installed between the cover plates, and surfaces of the cover plates and supports of the rotor, which interact between themselves, are made in the form of concentric spheres. The device also includes a sealing element of a kelly stem, which is connected to the rotor and made in the form of movable sealing rams installed in a channel made in a diametrical plane of the rotor and interacting with stocks-pistons of hydraulic cylinders made in a diametrical plane of the rotor on both sides parallel to the channel for arrangement of rams. Besides, the rams are equipped with projections of various lengths, which provide the rotor turn for coincidence of ends of rams with ends of the kelly stem. Between the rotor and upper support there located is a hydraulic distributor with supply channels of fluid from a pump to piston and stock cavities of hydraulic cylinders.
EFFECT: improving reliability, safety and convenience of operation of a rotary well head stripper.
5 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья скважины при проведении работ, связанных с вращением ведущей бурильной трубы и колонны бурильных труб ротором с механическим приводом.The invention relates to equipment for sealing the wellhead during work associated with the rotation of the lead drill pipe and drill pipe string with a mechanical driven rotor.

Известно устройство герметизации устья скважины (патент РФ №2142552, МПК Е21В 33/03, опубликовано 10.12.1999 г.), содержащее:A wellhead sealing device is known (RF patent No. 2142552, IPC ЕВВ 33/03, published on December 10, 1999), containing:

- полый цилиндрический корпус со сквозным каналом и с фланцем,- a hollow cylindrical body with a through channel and with a flange,

- герметизирующую вставку, взаимодействующую с корпусом и выполненную в виде ротора с центральным сквозным каналом квадратной формы для прохода ведущей бурильной трубы и статора, состоящего из двух равных половин и снабженного дополнительным уплотнительным элементом и узлом его крепления на статоре;- a sealing insert interacting with the body and made in the form of a rotor with a central through channel of square shape for the passage of the lead drill pipe and stator, consisting of two equal halves and equipped with an additional sealing element and its mount on the stator;

- при этом ротор снабжен уплотнительным элементом ведущей бурильной трубы, в котором выполнен сквозной канал квадратной формы, сторона которого меньше стороны квадрата ведущей трубы.- in this case, the rotor is equipped with a sealing element of the lead drill pipe, in which there is a through channel of square shape, the side of which is less than the square of the lead pipe.

Недостатком известного устройства является повышенная трудоемкость эксплуатации, обусловленная необходимостью разборки и сборки герметизатора при установке на ведущую бурильную трубу перед началом проведения работ, а также для замены изношенных уплотнительного элемента ведущей бурильной трубы или дополнительного уплотнительного элемента статора. Эта операция предполагает полную разборку статора, установку ротора с уплотнительным элементом на ведущей бурильной трубе, монтаж на роторе статора, установку на статоре дополнительного уплотнительного элемента и его закрепление, что в совокупности требует значительных затрат времени.A disadvantage of the known device is the increased complexity of operation, due to the need for disassembly and assembly of the sealant when installed on the lead drill pipe before starting work, as well as to replace worn sealing element of the lead drill pipe or additional sealing element of the stator. This operation involves the complete disassembly of the stator, installation of the rotor with the sealing element on the lead drill pipe, installation on the rotor of the stator, installation of an additional sealing element on the stator and its fastening, which together require a significant investment of time.

Кроме того, уплотнительный элемент ротора при установке на ведущую бурильную трубу испытывает значительные деформации и подвергается интенсивному абразивному износу, что снижает общий ресурс работоспособности уплотнительного элемента и требует его частой замены. Это обусловлено тем, что ведущая бурильная труба оснащена нижним переводником цилиндрической формы, наружный диаметр которого значительно превышает величину стороны квадрата ведущей трубы и практически равен диагонали квадратного сечения ведущей трубы. При этом уплотнительный элемент имеет сквозной канал квадратной формы, размеры сечения которого в исходном состоянии должны быть меньше квадратного сечения ведущей бурильной трубы для ее герметичного обжатия. Поэтому процесс его установки на ведущую бурильную трубу затруднителен, поскольку осложняется необходимостью первоначального натяжения уплотнительного элемента на цилиндрическую часть нижнего переводника, что предполагает значительную степень растяжения материала уплотнительного элемента и вызывает в нем значительные напряжения растяжения, которые могут привести к необратимым пластическим деформациям и разрыву уплотнительного элемента. К тому же, учитывая, что нижний переводник постоянно взаимодействует с захватными элементами буровых ключей при свинчивании ведущей бурильной трубы с бурильными трубами, на его наружной цилиндрической поверхности всегда имеются следы этого взаимодействия в виде царапин и задиров, которые, контактируя с поверхностью сквозного канала уплотнительного элемента, будут оставлять на его поверхности следы износа в виде аналогичных царапин и задиров, что приведет к возможной негерметичности зоны контакта уплотнительного элемента с ведущей бурильной трубой при эксплуатации и, следовательно, к его неработоспособности. Предотвращение таких последствий возможно только путем предварительного рассоединения нижнего переводника с ведущей бурильной трубой и последующего его свинчивания вновь после установки ротора с уплотнительным элементом на ведущей бурильной трубе, однако эта операция трудоемка и увеличивает время непроизводительных подготовительных работ.In addition, the rotor sealing element, when installed on the drill pipe, experiences significant deformations and is subjected to intense abrasion, which reduces the overall service life of the sealing element and requires frequent replacement. This is due to the fact that the lead drill pipe is equipped with a lower cylindrical sub, the outer diameter of which significantly exceeds the side of the square of the lead pipe and is almost equal to the diagonal of the square section of the lead pipe. In this case, the sealing element has a through channel of square shape, the cross-sectional dimensions of which in the initial state should be less than the square section of the lead drill pipe for hermetic compression. Therefore, the process of installing it on the drill pipe is difficult because it is complicated by the initial tension of the sealing element on the cylindrical part of the lower sub, which implies a significant degree of stretching of the material of the sealing element and causes significant tensile stresses in it, which can lead to irreversible plastic deformation and rupture of the sealing element . In addition, given that the lower sub constantly interacts with the gripping elements of the drill keys when screwing the lead drill pipe with drill pipes, there are always traces of this interaction on the outer cylindrical surface in the form of scratches and scoring, which, in contact with the surface of the through channel of the sealing element will leave traces of wear on its surface in the form of similar scratches and scoring, which will lead to a possible leakage of the contact area of the sealing element with the leading ryl pipe during operation and, therefore, to its inoperability. The prevention of such consequences is possible only by preliminary disconnecting the lower sub with the lead drill pipe and then screwing it again after installing the rotor with the sealing element on the lead drill pipe, however, this operation is laborious and increases the time of unproductive preparatory work.

К недостаткам известного устройства следует также отнести необходимость демонтажа вставной герметизирующей вставки из корпуса при проведении спускоподъемных операций, с обеспечением последующего точного центрирования и чистоты поверхности отверстия корпуса для герметичной посадки статора в корпус при обратном монтаже, что также требует дополнительных трудозатрат.The disadvantages of the known device should also include the need to dismantle the plug-in sealing insert from the housing during hoisting operations, with the subsequent accurate centering and cleanliness of the surface of the housing opening for a tight fit of the stator into the housing during reverse installation, which also requires additional labor.

Таким образом, совокупность конструктивных особенностей и технологии применения известного устройства для герметизации устья скважины приводят к повышению трудоемкости его эксплуатации, снижению надежности работы и малому ресурсу работоспособности.Thus, the combination of design features and technology of using the known device for sealing the wellhead leads to an increase in the complexity of its operation, a decrease in the reliability of operation and a small service life.

Известен герметизатор устьевой роторный (патент РФ №2347060, МПК Е21В 33/03, опубликовано 20.02.2009), содержащий:Known wellhead rotary sealant (RF patent No. 2347060, IPC ЕВВ 33/03, published on 02.20.2009), containing:

- полый цилиндрический корпус с фланцами и крышкой,- a hollow cylindrical body with flanges and a cover,

- внутри которого размещен ротор, выполненный в виде муфты герметизатора и снабженный упорным и радиальным подшипниками скольжения,- inside of which is placed the rotor, made in the form of a coupling of the sealant and equipped with persistent and radial plain bearings,

- уплотнительный элемент ведущей бурильной трубы, соединенный с нижней частью ротора и выполненный в виде кольцевой самоуплотняющейся манжеты со сквозным квадратным отверстием,- a sealing element of the leading drill pipe connected to the lower part of the rotor and made in the form of an annular self-sealing cuff with a through square hole,

- и муфту ведущей бурильной трубы, установленную с возможностью продольного перемещения на ведущей бурильной трубе и взаимодействующую при вращении с ротором.- and the lead drill pipe coupling mounted with the possibility of longitudinal movement on the lead drill pipe and interacting with rotation with the rotor.

Недостатком известного устройства является повышенная трудоемкость его подготовки к эксплуатации, обусловленная необходимостью отделения от ведущей бурильной трубы нижнего переводника для установки на нее муфты ведущей бурильной трубы, что требует дополнительных трудозатрат и приводит к ускоренному износу резьбового соединения между ведущей бурильной трубой и нижним переводником. Кроме того, высокой трудоемкостью и сложностью выполнения обладает операция замены самоуплотняющейся манжеты при ее износе, поскольку для этого необходима полная разборка известного устройства. Это в свою очередь требует предварительного извлечения из ротора известного устройства ведущей бурильной трубы, ее отделения от спущенной в скважину колонны бурильных труб и герметизации как устья скважины, так и верхней трубы колонны бурильных труб для предотвращения открытого фонтана.A disadvantage of the known device is the increased complexity of its preparation for operation, due to the need to separate the lower sub from the lead drill pipe to install the lead drill pipe coupling, which requires additional labor costs and leads to accelerated wear of the threaded connection between the lead drill pipe and the lower sub. In addition, the high complexity and complexity of the execution has the operation of replacing the self-sealing cuff when it is worn, since this requires complete disassembly of the known device. This, in turn, requires preliminary extraction of the known drill pipe from the rotor, its separation from the drill pipe string lowered into the well and sealing of both the wellhead and the upper pipe of the drill pipe string to prevent an open fountain.

К недостаткам известного герметизатора также следует отнести низкую надежность работы ввиду интенсивного износа поверхностей квадратного отверстия кольцевой самоуплотняющейся манжеты при работе и связанную с этим вероятность потери герметичности в ее контакте с ведущей бурильной трубой. Это обусловлено тем, что диаметр замков бурильных труб, проходящих при спускоподъемных операциях через кольцевую самоуплотняющуюся манжету, всегда больше размера стороны квадратного отверстия в ней, и поэтому замок через квадратное отверстие будет проходить с натягом, подвергая уплотнительный элемент значительной деформации растяжения. Вследствие этого после протаскивания через кольцевую самоуплотняющуюся манжету нескольких труб с замками, имеющими на своей наружной цилиндрической поверхности задиры и царапины от захватных элементов бурового ключа, на сторонах квадратного сквозного отверстия самоуплотняющейся манжеты от взаимодействия с замками будут образовываться радиусные выемки износа, наличие которых не обеспечивает надежной герметизации плоских граней ведущей трубы уплотнительным элементом.The disadvantages of the known sealant should also include low reliability due to intensive wear of the surfaces of the square holes of the annular self-sealing cuff during operation and the associated probability of loss of tightness in its contact with the lead drill pipe. This is due to the fact that the diameter of the drill pipe locks passing during hoisting operations through the annular self-sealing collar is always larger than the size of the side of the square hole in it, and therefore the lock will be tightened through the square hole, subjecting the sealing element to significant tensile deformation. As a result of this, after pulling through a ring self-sealing collar several pipes with locks having scores and scratches on their outer cylindrical surface from the gripping elements of the drill key, radial wear notches will form on the sides of the square through hole of the self-sealing collar due to interactions with the locks, the presence of which does not provide reliable sealing flat faces of the lead pipe with a sealing element.

Кроме того, вероятность негерметичного перекрытия устья может возникнуть в результате несовпадения продольных осей спускаемой ведущей трубы и корпуса герметизатора из-за неточного центрирования вышки буровой установки относительно устья скважины или из-за непрямолинейности спускаемых труб. Такое несовпадение может возникнуть в процессе работы по мере спуска труб из-за возрастания веса бурильной колонны, что приводит к неравномерной осадке опор вышечного блока и перекосу вышки. Возникающее при этом радиальное смещение трубы и ее одностороннее воздействие на уплотнительный элемент вызывает его повышенный износ в месте контакта и уменьшение усилия упругого обжима ведущей трубы на диаметрально противоположной стороне манжеты, что может вызвать разгерметизацию контакта и прекращение промывки на забое скважины с выходом жидкости на устье из корпуса герметизатора.In addition, the likelihood of leaky closing of the mouth can arise as a result of the mismatch of the longitudinal axes of the descent lead pipe and the sealant housing due to inaccurate centering of the rig tower relative to the wellhead or due to the straightness of the descent pipes. Such a mismatch may occur during operation as the pipes are lowered due to the increase in the weight of the drill string, which leads to uneven settlement of the towers of the tower block and skew of the tower. The resulting radial displacement of the pipe and its one-sided impact on the sealing element causes its increased wear at the contact point and a decrease in the force of elastic compression of the lead pipe on the diametrically opposite side of the cuff, which can cause leakage of the contact and termination of flushing at the bottom of the well with the exit of fluid at the wellhead sealant body.

Негерметичность в контакте самоуплотняющейся манжеты с ведущей трубой может возникнуть также и вследствие несовпадения граней квадратного отверстия манжеты и граней квадратного сечения ведущей бурильной трубы при заходе ведущей трубы в ротор известного устройства. Это обусловлено невозможностью визуального контроля положения отверстия манжеты и корректировки ротора для совпадения граней, поскольку отверстие ротора после захода нижнего переводника ведущей трубы в манжету оказывается закрытым, а также из-за отсутствия в известном устройстве возможности обеспечения принудительного совпадения граней квадратного отверстий в муфте ведущей трубы и в самоуплотняющейся манжете. Вследствие этого от воздействия входящей в манжету ведущей трубы возможны необратимые деформации манжеты, например, в виде разрывов, приводящие к ее неработоспособности и необходимости замены, или возникновение зазоров в контакте манжеты с ведущей трубой, в результате чего при включении насоса промывочная жидкость будет изливаться наружу через корпус известного герметизатора, не доходя до забоя скважины.Leakage in the contact of the self-sealing sleeve with the lead pipe can also occur due to the mismatch of the faces of the square hole of the sleeve and the faces of the square cross-section of the lead drill pipe when the lead pipe enters the rotor of the known device. This is due to the impossibility of visual control of the position of the cuff hole and the adjustment of the rotor to match the faces, since the rotor hole after the lower lead of the lead pipe enters the cuff is closed, and also because of the lack of the known device for ensuring the coincidence of the faces of the square holes in the sleeve of the lead pipe and in a self-sealing cuff. As a result of this, irreversible deformation of the cuff, for example, in the form of tears, leading to its inoperability and the need to replace it, or gaps in the contact of the cuff with the lead pipe, may result in irreversible deformation of the cuff leading into the cuff, as a result of which when the pump is turned on, the flushing fluid will pour out well-known sealant body, not reaching the bottom of the well.

Совокупность перечисленных конструктивных особенностей снижает надежность, безопасность и удобство эксплуатации известного герметизатора устьевого роторного.The combination of these design features reduces the reliability, safety and ease of operation of the well-known wellhead rotary sealant.

Задачей изобретения является создание технического решения герметизатора устьевого роторного, лишенного перечисленных недостатков.The objective of the invention is to provide a technical solution for a wellhead rotary sealant, devoid of the above disadvantages.

Техническим результатом решения этой задачи является повышение надежности, безопасности и удобства эксплуатации герметизатора устьевого роторного.The technical result of solving this problem is to increase the reliability, safety and ease of operation of the wellhead rotary sealant.

Для обеспечения этого результата известный герметизатор устьевой роторный, содержащийTo ensure this result, the known wellhead rotary sealant containing

- полый цилиндрический корпус с фланцем и верхней крышкой,- a hollow cylindrical body with a flange and a top cover,

- ротор с верхней и нижней опорами, установленный с возможностью вращения в корпусе,- a rotor with upper and lower supports mounted rotatably in the housing,

- и уплотнительный элемент ведущей бурильной трубы, соединенный с ротором,- and a sealing element of the lead drill pipe connected to the rotor,

согласно изобретениюaccording to the invention

- дополнительно снабжен нижней крышкой, связанной с корпусом,- additionally equipped with a bottom cover associated with the housing,

- установленным между ротором и верхней опорой гидрораспределителем,- installed between the rotor and the upper support valve,

- на нижнем торце которого выполнены кольцевые канавки, снабженные уплотнительными кольцами и взаимодействующие с ответными кольцевыми выступами, выполненными на верхнем торце ротора и образующими кольцевые зазоры между дном канавок и торцами выступов,- at the lower end of which there are annular grooves provided with sealing rings and interacting with mating annular protrusions made at the upper end of the rotor and forming annular gaps between the bottom of the grooves and the ends of the protrusions,

- уплотнительный элемент выполнен в виде подвижных герметизирующих плашек, установленных в канале, выполненном в диаметральной плоскости ротора, и взаимодействующих со шток-поршнями гидроцилиндров, выполненных в диаметральной плоскости ротора с двух сторон параллельно каналу для размещения плашек,- the sealing element is made in the form of movable sealing dies installed in the channel made in the diametrical plane of the rotor and interacting with the piston rod pistons of the hydraulic cylinders made in the diametrical plane of the rotor from two sides parallel to the channel for placing the dies,

- при этом в гидрораспределителе выполнены каналы для подачи жидкости от насоса в поршневую и штоковые полости гидроцилиндров,- in this case, channels are provided in the hydraulic distributor for supplying fluid from the pump to the piston and rod cavities of the hydraulic cylinders,

- а плашки снабжены выступами разной длины, взаимодействующими при перемещении с гранями ведущей трубы и обеспечивающими поворот ротора для совпадения граней плашек с гранями ведущей трубы,- and the dies are equipped with protrusions of different lengths that interact when moving with the faces of the lead pipe and provide rotation of the rotor to match the faces of the dies with the faces of the lead pipe,

- причем величина зева между выступами плашек соответствует величине диаметра окружности, вписанной в сечение многоугольника ведущей бурильной трубы,- moreover, the size of the pharynx between the protrusions of the dies corresponds to the value of the diameter of the circle inscribed in the cross section of the polygon of the leading drill pipe,

- опоры ротора установлены между крышками,- rotor bearings are installed between the covers,

- а взаимодействующие между собой поверхности крышек и опор ротора выполнены в виде концентричных сфер.- and the interacting surfaces of the covers and rotor supports are made in the form of concentric spheres.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен продольный вертикальный разрез герметизатора устьевого роторного плашечного в положении пропуска ведущей трубы с переводником; на фиг.2 - вид Б со снятой верхней крышкой на фиг.1; на фиг.3 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.4 - продольный вертикальный разрез герметизатора устьевого роторного плашечного, закрытого на ведущей трубе; на фиг.5 - положение плашек и выступов плашек в момент начала закрытия на ведущей трубе.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a longitudinal vertical section of a sealer wellhead rotary ram in the pass position of the lead pipe with sub; figure 2 - view B with the upper cover removed in figure 1; figure 3 is a section aa in figure 1; figure 4 is a longitudinal vertical section of the sealant of the wellhead rotary die, closed on the lead pipe; figure 5 - position of the dies and the protrusions of the dies at the time of the beginning of the closure on the lead pipe.

Герметизатор устьевой роторный плашечный содержит (фиг.1) корпус 1 с фланцем 2 и окнами 3 и 4, верхнюю 5 и нижнюю 6 крышки со сферическими поверхностями 7 и 8, ротор 9, размещенный в опорах 10 и 11 со сферическими поверхностями 12 и 13. Опоры 10 и 11 ротора 9 установлены между крышками 5 и 6 и взаимодействуют с подшипниками 14 и 15. Сферические поверхности 7, 8 и 12, 13 концентричны.The wellhead rotary ram sealant contains (Fig. 1) a housing 1 with a flange 2 and windows 3 and 4, an upper 5 and a lower 6 cover with spherical surfaces 7 and 8, a rotor 9 placed in supports 10 and 11 with spherical surfaces 12 and 13. The bearings 10 and 11 of the rotor 9 are installed between the covers 5 and 6 and interact with bearings 14 and 15. The spherical surfaces 7, 8 and 12, 13 are concentric.

Ротор 9, вращающийся в опорах 10 и 11, содержит канал 16 для размещения плашек 17, гидроцилиндры 18 с шток-поршнями 19, каналы 20 и 21 для подачи рабочей жидкости в поршневую 22 и штоковую 23 полости и кольцевые выступы большего 24 и меньшего 25 диаметра на верхнем торце.The rotor 9, rotating in bearings 10 and 11, contains a channel 16 for accommodating dies 17, hydraulic cylinders 18 with rod pistons 19, channels 20 and 21 for supplying working fluid to the piston 22 and rod 23 cavities and ring protrusions of a larger 24 and a smaller diameter 25 at the top end.

Кольцевые выступы 24 и 25 ротора 9 размещены в кольцевых канавках гидрораспределителя 26 с возможностью вращения и с образованием кольцевых зазоров большего 27 и меньшего 28 диаметра. Герметичность взаимодействующих поверхностей кольцевых выступов 24 и 25 и кольцевых канавок гидрораспределелителя 26 обеспечивается уплотнительными кольцами 29 различного диаметра.The annular protrusions 24 and 25 of the rotor 9 are placed in the annular grooves of the valve 26 with the possibility of rotation and with the formation of annular gaps of a larger 27 and a smaller diameter 28. The tightness of the interacting surfaces of the annular protrusions 24 and 25 and the annular grooves of the valve 26 is provided by the sealing rings 29 of various diameters.

Гидрораспределитель 26 содержит каналы 30 и 31 для подачи управляющей гидравлической жидкости в кольцевые зазоры 27 и 28, а также выступы 32 для взаимодействия со стенками окон 3.The control valve 26 contains channels 30 and 31 for supplying a control hydraulic fluid to the annular gaps 27 and 28, as well as protrusions 32 for interacting with the walls of the windows 3.

Плашки 17, установленные в канале 16 ротора 9 (фиг.2), при перемещении, после соприкосновения торцев их противоположных выступов 33 и 34 друг с другом, герметизируют плоскими поверхностями граней 35 спускаемую через проходное отверстие 36 ротора 9 ведущую бурильную трубу 37 с нижним переводником 38. Это перемещение плашек 17 осуществляется шток-поршнями 19, с которыми плашки 17 соединены звеньями 39.The dies 17 installed in the channel 16 of the rotor 9 (Fig. 2), when moving, after the ends of their opposite protrusions 33 and 34 are in contact with each other, are sealed with flat surfaces of the faces 35 leading drill pipe 37 being lowered through the through hole 36 of the rotor 9 with the lower sub 38. This movement of the dies 17 is carried out by the piston rod 19, with which the dies 17 are connected by links 39.

Взаимодействующие поверхности шток-поршней 19 (фиг.1), ротора 9, опоры 11, корпуса 1 и крышки 6 герметизируют уплотнительными кольцами 40 различного диаметра.The interacting surface of the piston rod 19 (Fig. 1), the rotor 9, the support 11, the housing 1 and the cover 6 are sealed with sealing rings 40 of various diameters.

Канал 16 для размещения плашек 17 (фиг.3) выполнен в диаметральной плоскости ротора 9, а шток-поршни 19 гидроцилиндров 18 (фиг.2) размещены в диаметральной плоскости ротора 9 с двух сторон параллельно каналу 16 для размещения плашек 17. Плашки 17 имеют выступы разной длины: длинный 33 и меньший по длине 34, при совмещении которых плоские поверхности граней 35 образуют отверстие квадратного сечения. Размер зева между выступами 33 и 34 плашек 17 соответствует величине диаметра окружности, вписанной в сечение многоугольника ведущей бурильной трубы 37.The channel 16 for accommodating the dies 17 (FIG. 3) is made in the diametrical plane of the rotor 9, and the piston rod 19 of the hydraulic cylinders 18 (FIG. 2) are placed in the diametrical plane of the rotor 9 from two sides parallel to the channel 16 for placing the dies 17. The dies 17 protrusions of different lengths: long 33 and shorter in length 34, when combined, the flat surfaces of faces 35 form an opening of square section. The size of the pharynx between the protrusions 33 and 34 of the dies 17 corresponds to the diameter of the circle inscribed in the cross section of the polygon of the leading drill pipe 37.

Заявляемый герметизатор устьевой роторный плашечный работает следующим образом (фиг.1).The inventive wellhead rotary ram seal works as follows (figure 1).

Устройство герметично устанавливают на устье скважины (шпилечное соединение и посадочный фланец нижестоящего оборудования не показаны). Гидравлическим насосом (на чертеже не показан) подается рабочая жидкость через канал 31 гидрораспределителя 26, кольцевой зазор 28, канал 20 ротора 9 в поршневую полость 22 гидроцилиндров 18 для перемещения шток-поршней 19 и плашек 17, соединенных с шток-поршнями 19 звеньями 39, с целью открытия плашек 17 до полного освобождения проходного отверстия 36 ротора 9. Этим предотвращается износ плашек 17 спускаемым в скважину оборудованием. После открытия проходного отверстия 36 через него спускается на ведущей трубе 37 скважинная компоновка (на чертеже не показана) до момента захода нижнего переводника 38 под канал 16 размещения плашек 17. Затем гидравлическим насосом подается рабочая жидкость через канал 30 гидрораспределителя 26 (фиг.4), кольцевой зазор 27, канал 21 ротора 9 в штоковую полость 23 гидроцилиндров 18 для перемещения шток-поршней 19 и плашек 17, соединенных со шток-поршнями 19 звеньями 39, до контакта граней 35 плашек 17 с гранями ведущей трубы 37.The device is hermetically installed at the wellhead (the hairpin connection and the landing flange of the downstream equipment are not shown). A hydraulic pump (not shown) feeds the working fluid through the channel 31 of the valve 26, the annular gap 28, the channel 20 of the rotor 9 into the piston cavity 22 of the hydraulic cylinders 18 to move the piston rods 19 and rams 17 connected to the piston rod 19 by links 39, in order to open the dies 17 until the passage hole 36 of the rotor 9 is completely released 9. This prevents wear of the dies 17 by the equipment launched into the well. After opening the through hole 36, a well assembly (not shown in the drawing) is lowered through the lead pipe 37 until the lower sub 38 comes under the dies channel 16. Then, the hydraulic fluid is supplied through the channel 30 of the valve 26 (Fig. 4), an annular gap 27, the channel 21 of the rotor 9 into the rod cavity 23 of the hydraulic cylinders 18 to move the piston rods 19 and rams 17 connected to the piston rod 19 by links 39 until the faces 35 of the rams 17 come into contact with the faces of the drive pipe 37.

Благодаря тому, что уплотнительный элемент выполнен в виде подвижных герметизирующих плашек 17, повышается надежность работы устройства, поскольку будет отсутствовать износ плоских поверхностей граней 35 муфтами бурильных труб и спускаемым оборудованием при спускоподъемных операциях, исключается возможность потери герметичности в контакте герметизирующих плашек 17 с ведущей трубой 37 и, следовательно, повышается безопасность работы.Due to the fact that the sealing element is made in the form of movable sealing dies 17, the reliability of the device increases, since there will be no wear of the flat surfaces of the faces 35 by the drill pipe couplings and the descent equipment during tripping operations, the possibility of loss of tightness in the contact of the sealing dies 17 with the lead pipe 37 is eliminated and, therefore, increases the safety of work.

Если грани ведущей трубы 37 квадратного сечения в проходном отверстии 36 ротора 9 после спуска расположились не параллельно плоским поверхностям граней 35 (фиг.5), то плашки 17, перемещаясь, упираются более длинными выступами 33 в ведущую трубу 37 и создают крутящий момент, обеспечивающий поворот ротора 9 или самой ведущей бурильной трубы 37 до момента совпадения граней ведущей бурильной трубы 37 и граней 35 плашек 17, причем более короткий выступ 34 не будет помехой для осуществления поворота. После обеспечения параллельности граней 35 и граней ведущей трубы 37 плашки 17 при дальнейшем перемещении герметично смыкаются и прижимаются плоскими поверхностями граней 35 к стенкам ведущей трубы 37 квадратного сечения.If the faces of the square leading pipe 37 in the bore 36 of the rotor 9 after descent are not parallel to the flat surfaces of the faces 35 (Fig. 5), then the dies 17, moving, abut the longer protrusions 33 against the driving pipe 37 and create a torque that provides rotation the rotor 9 or the leading drill pipe 37 until the edges of the leading drill pipe 37 and the faces 35 of the dies 17 coincide, and the shorter protrusion 34 will not interfere with the rotation. After ensuring the parallelism of the faces 35 and the faces of the driving pipe 37, the dies 17 during further movement are hermetically closed and pressed by the flat surfaces of the faces 35 to the walls of the driving pipe 37 of square cross section.

Таким образом, после спуска ведущей бурильной трубы 37 квадратного сечения в случае непараллельности ее граней и граней 35 плашек 17 исключается возможность появления негерметичности в контакте поверхностей граней 35 герметизирующих плашек 17 с поверхностями граней ведущей трубы 37 вследствие обеспечения их принудительного совпадения и, следовательно, повышается безопасность работы устройства.Thus, after the descent of the lead drill pipe 37 of square cross section in the case of non-parallelism of its faces and faces 35 of the dies 17, the possibility of leakage in the contact of the faces of the faces 35 of the sealing dies 17 with the faces of the faces of the lead pipe 37 is excluded due to their forced coincidence and, therefore, the safety is increased device operation.

После закрытия плашек 17 (фиг.4) начинают проведение работ с подачей бурового раствора вращением ведущей трубы 37 и одновременным ее вертикальным перемещением в сторону забоя скважины.After closing the dies 17 (figure 4), work is started with the supply of drilling fluid by rotation of the lead pipe 37 and its simultaneous vertical movement towards the bottom of the well.

Вращение ведущей трубы 37 передается через поверхности граней 35 плашкам 17 и, далее, ротору 9. Гидрораспределитель 26 остается неподвижным (фиг.1), реактивный момент воспринимается выступами 32, упирающимися в стенки окон 3 корпуса 1. Кольцевые выступы 24 и 25 ротора 9 вращаются в кольцевых канавках гидрораспределителя 26. Нагрузки, возникающие при работе от усилий давления, воспринимаются упорными подшипниками 14, 15, опорами 10, 11 и крышками 5, 6.The rotation of the lead pipe 37 is transmitted through the surfaces of the faces 35 to the dies 17 and, further, to the rotor 9. The hydrodistributor 26 remains stationary (Fig. 1), the reactive moment is perceived by the protrusions 32 abutting against the walls of the windows 3 of the housing 1. The annular protrusions 24 and 25 of the rotor 9 rotate in the annular grooves of the directional control valve 26. The loads arising during operation from pressure forces are perceived by thrust bearings 14, 15, bearings 10, 11 and covers 5, 6.

В случае непараллельности оси скважины и оси спускаемой ведущей трубы 37, либо непрямолинейности последней, плашки 17, взаимодействуя поверхностями граней 35 с герметизируемой поверхностью ведущей трубы 37, будут смещаться ее изгибами и отклонениями и воздействовать на ротор 9, отклоняя его с опорами 10 и 11 по сферическим поверхностям 7 и 8 крышек 5 и 6, самоустанавливая взаимодействующие детали и обеспечивая тем самым параллельность и соосность вращающегося ротора 9 и его узлов оси спускаемой ведущей трубы 37. Благодаря этому исключаются или значительно снижаются циклические, на каждом обороте трубы 37, знакопеременные радиальные нагрузки на подшипники 14 и 15 и опоры 10 и 11 и обеспечивается параллельность герметизирующих поверхностей граней 35 плашек 17 и поверхности герметизируемой ведущей бурильной трубы 37, чем снижается интенсивность износа плашек и повышается ресурс их работы. Площадь взаимодействия в контакте плашек 17 с трубой 37 при этом достигает максимального значения, чем обеспечивается повышение герметичности и, следовательно, надежности работы заявляемого устройства.If the axis of the borehole and the axis of the descent leading pipe 37 are not parallel, or the latter is not linear, the dies 17 interacting with the surfaces of the faces 35 with the sealing surface of the leading pipe 37 will be displaced by its bends and deviations and act on the rotor 9, deflecting it with supports 10 and 11 spherical surfaces 7 and 8 of the covers 5 and 6, self-installing interacting parts and thereby ensuring parallelism and coaxiality of the rotating rotor 9 and its nodes of the axis of the descent drive pipe 37. Due to this, cyclic, on each revolution of the pipe 37, alternating radial loads on the bearings 14 and 15 and bearings 10 and 11 are significantly reduced and the sealing surfaces of the faces 35 of the dies 17 and the surface of the sealed leading drill pipe 37 are parallelized, thereby reducing the wear rate of the dies and increasing their service life . The area of interaction in the contact of the dies 17 with the pipe 37 thus reaches a maximum value, thereby increasing the tightness and, therefore, the reliability of the inventive device.

При необходимости проведения спускоподъемных операций прекращают подачу бурового раствора и вращение ведущей трубы 37 и плашки 17 открываются подачей рабочей жидкости в поршневую полость 22.If it is necessary to carry out tripping operations, the flow of drilling fluid is stopped and the rotation of the lead pipe 37 and the ram 17 are opened by supplying the working fluid to the piston cavity 22.

При необходимости замены плашек 17 в процессе проведения работ звенья 39 (фиг.1) устанавливаются поворотом ротора 9 в периметре окон 4, подачей рабочей жидкости открывается герметизатор. После снятия звеньев 39 плашки 17 демонтируются из канала 16 ротора 9. Новые плашки устанавливаются в обратной последовательности.If it is necessary to replace the dies 17 during the work, the links 39 (Fig. 1) are installed by turning the rotor 9 in the perimeter of the windows 4, the sealant opens by supplying the working fluid. After removing the links 39, the dies 17 are removed from the channel 16 of the rotor 9. The new dies are installed in the reverse order.

Операция замены уплотнительного элемента, выполненного в виде плашек 17, не требует разборки герметизатора, тем самым обеспечивается удобство эксплуатации и обслуживания при эксплуатации заявляемого устройства.The replacement operation of the sealing element, made in the form of dies 17, does not require disassembly of the sealant, thereby ensuring ease of operation and maintenance during operation of the inventive device.

Таким образом, использование заявляемого герметизатора обеспечивает удобство эксплуатации и обслуживания при эксплуатации, повышение надежности и безопасности работы, а также расширение эксплуатационных возможностей по сравнению с аналогом и прототипом.Thus, the use of the inventive sealant provides ease of operation and maintenance during operation, improving the reliability and safety of work, as well as expanding operational capabilities compared to the analogue and prototype.

Claims (1)

Герметизатор устьевой роторный плашечный, содержащий полый цилиндрический корпус с фланцем и верхней крышкой, ротор с верхней и нижней опорами, установленный с возможностью вращения в корпусе, и уплотнительный элемент ведущей бурильной трубы, соединенный с ротором, отличающийся тем, что дополнительно снабжен нижней крышкой, связанной с корпусом, установленным между ротором и верхней опорой гидрораспределителем, на нижнем торце которого выполнены кольцевые канавки, снабженные уплотнительными кольцами и взаимодействующие с ответными кольцевыми выступами, выполненными на верхнем торце ротора и образующими кольцевые зазоры между дном канавок и торцами выступов, уплотнительный элемент выполнен в виде подвижных герметизирующих плашек, установленных в канале, выполненном в диаметральной плоскости ротора, и взаимодействующих со шток-поршнями гидроцилиндров, выполненных в диаметральной плоскости ротора с двух сторон параллельно каналу для размещения плашек, при этом в гидрораспределителе выполнены каналы для подачи жидкости от насоса в поршневую и штоковые полости гидроцилиндров, а плашки снабжены выступами разной длины, взаимодействующими при перемещении с гранями ведущей трубы и обеспечивающими поворот ротора для совпадения граней плашек с гранями ведущей трубы, причем величина зева между выступами плашек соответствует величине диаметра окружности, вписанной в сечение многоугольника ведущей бурильной трубы, опоры ротора установлены между крышками, а взаимодействующие между собой поверхности крышек и опор ротора выполнены в виде концентричных сфер. A rotary diehead wellhead sealant comprising a hollow cylindrical body with a flange and an upper cover, a rotor with upper and lower supports mounted rotatably in the body, and a leading drill pipe sealing element connected to the rotor, characterized in that it is further provided with a lower cover connected with a housing installed between the rotor and the upper support of the hydraulic distributor, at the lower end of which there are annular grooves provided with sealing rings and interacting with the reciprocal ring protrusions made on the upper end of the rotor and forming annular gaps between the bottom of the grooves and the ends of the protrusions, the sealing element is made in the form of movable sealing dies installed in a channel made in the diametrical plane of the rotor and interacting with the piston rod pistons made in the diametrical plane the rotor on both sides parallel to the channel for placing the dies, while in the valve there are channels for supplying fluid from the pump to the piston and rod cavities of the guide cylinders, and the dies are equipped with protrusions of different lengths that interact when moving with the faces of the lead pipe and provide rotor rotation to match the faces of the dies with the faces of the lead pipe, and the size of the pharynx between the protrusions of the dies corresponds to the diameter of the circle inscribed in the cross section of the polygon of the lead drill pipe, the rotor support installed between the covers, and the interacting surfaces of the covers and rotor bearings are made in the form of concentric spheres.
RU2012121341/03A 2012-05-23 2012-05-23 Rotary ram-type well head stripper RU2483189C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121341/03A RU2483189C1 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Rotary ram-type well head stripper

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012121341/03A RU2483189C1 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Rotary ram-type well head stripper

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2483189C1 true RU2483189C1 (en) 2013-05-27

Family

ID=48791945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012121341/03A RU2483189C1 (en) 2012-05-23 2012-05-23 Rotary ram-type well head stripper

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2483189C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684261C1 (en) * 2018-07-24 2019-04-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" Wellhead rotary sealer
CN110318709A (en) * 2019-07-15 2019-10-11 中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司油田作业公司 Oil/gas well tubing string well head tune azimuth device and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765358A1 (en) * 1990-05-21 1992-09-30 Проектно-Конструкторская Контора Проектно-Строительного Объединения "Востокбурвод" Well mouth sealing device
RU2142552C1 (en) * 1998-03-16 1999-12-10 Абрамов Александр Федорович Device for wellhead sealing
RU55854U1 (en) * 2006-03-23 2006-08-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Сибтехноцентр" SQUARE HOLE SEALER AND INSERT FOR SQUARE PIPES SQUARE SECTION
RU68581U1 (en) * 2007-06-28 2007-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научный конструкторский центр "Сибнефтегазпроект" HOUSING ROTARY SEALER
US20080135791A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 John David Juda Dual-direction ram-type blowout preventer seal
RU2347060C1 (en) * 2007-07-12 2009-02-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие ЗАО "НПП "СибБурМаш" Estuarine rotary sealer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1765358A1 (en) * 1990-05-21 1992-09-30 Проектно-Конструкторская Контора Проектно-Строительного Объединения "Востокбурвод" Well mouth sealing device
RU2142552C1 (en) * 1998-03-16 1999-12-10 Абрамов Александр Федорович Device for wellhead sealing
RU55854U1 (en) * 2006-03-23 2006-08-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Сибтехноцентр" SQUARE HOLE SEALER AND INSERT FOR SQUARE PIPES SQUARE SECTION
US20080135791A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-12 John David Juda Dual-direction ram-type blowout preventer seal
RU68581U1 (en) * 2007-06-28 2007-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научный конструкторский центр "Сибнефтегазпроект" HOUSING ROTARY SEALER
RU2347060C1 (en) * 2007-07-12 2009-02-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие ЗАО "НПП "СибБурМаш" Estuarine rotary sealer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2684261C1 (en) * 2018-07-24 2019-04-04 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш" Wellhead rotary sealer
CN110318709A (en) * 2019-07-15 2019-10-11 中国石油天然气股份有限公司玉门油田分公司油田作业公司 Oil/gas well tubing string well head tune azimuth device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108019178B (en) Construction method for plugging production pipe column under pressure in pipe
US10801292B2 (en) Blowout preventer stack
CN110284851B (en) Hydraulic locking device of ram blowout preventer
CN105134067A (en) Continuous hydraulic hammer for well drilling
RU2483189C1 (en) Rotary ram-type well head stripper
RU2713032C1 (en) Ram-type blowout preventer for wells with two-row string pipe
CN105756597B (en) A kind of bumper jar
RU128896U1 (en) DEVICE FOR TRANSFER OF WELLS, INCLUDING WATERFILLED, TO OPERATION ON TWO LIFT COLUMNS
RU2499884C1 (en) Packer-anchor equipment for selective treatment of formation
RU2387801C1 (en) Pipe flaring device
CN213775231U (en) Cross joint and down-the-hole drilling device
CN204554218U (en) A kind of shutoff threeway plug handle snap ring self-locking device
CN210033358U (en) Wedge rod type hydraulic locking device of blowout preventer ram
RU2707761C1 (en) Device for extraction of broken rods from well
RU2808812C1 (en) Bop for a well with a double-row pipe string
RU142771U1 (en) PACKER
CN111734350A (en) Separating valve capable of being opened and closed repeatedly
RU2789685C1 (en) Double row pipe string borehole preventer
CN111706287A (en) Hydraulic annular wellhead casing flange quick installing device
RU2623750C1 (en) Method for underground well repair to replace submersible equipment and exclude influence of well-killing fluid on productive plast
RU2379471C1 (en) Parker-anchor
RU2684261C1 (en) Wellhead rotary sealer
RU2609043C1 (en) Device and method for wellhead sealing
RU2720728C1 (en) Guide shoe for installation of shaped shutter in well
CN104389541A (en) Novel underground controllable casing pipe shaping device

Legal Events

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

Effective date: 20190524