RU2584707C1

RU2584707C1 - Hydraulic ram preventer

Info

Publication number: RU2584707C1
Application number: RU2015102384/03A
Authority: RU
Inventors: Андрей Михайлович Легостаев; Булат Юсупович Хайруллин; Олег Леонидович Витязев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "СибБурМаш"
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-05-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to equipment for sealing oil and gas wells during their construction, development, exploration and repair to ensure industrial safety, prevention and elimination of showings of gas, oil and water, protection of mineral resources and environment. Preventer includes a housing with axial channel installed in horizontal cavities of ram body, hydraulic and manual drives for rams, units of kinematic connection manual drives with hydraulic drives and visual indicators for determining position of rams. Housing is made with side openings closed by covers. Hydraulic actuators include hydraulic cylinders with covers, pistons and rods. Manual drives comprise locking screws and wheels with hubs. Each locking screw is installed in bore of piston and rod. In cavity of locking screw is installed hollow step-type shaft with possibility of rotation. Outer stage of shaft interacts with threaded bushing of indicator for visual determination of position of rams and is connected with steering wheel hub hole without possibility of rotation. Unit for kinematic coupling is installed in cavity of shaft and comprises a wedge, a lead screw and retainers. In bore of rear part of lead screw is mounted an extensible turning handle on an axle.

EFFECT: broader functional capabilities, higher reliability, safety and ease of use, as well as reduction of labour intensity of maintenance.

1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при их строительстве, освоении, исследовании и ремонте с целью обеспечения промышленной безопасности, предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений, охраны недр и окружающей среды.The invention relates to equipment for sealing the mouth of oil and gas wells during their construction, development, research and repair in order to ensure industrial safety, prevention and elimination of oil and gas manifestations, protection of the subsoil and the environment.

Известен превентор (А.с. СССР №576389, Е21В 33/06, опубл. 15.10.77 г.), содержащий:Known preventer (AS USSR No. 576389, ЕВВ 33/06, publ. 15.10.77), containing:

- корпус с вертикальным осевым каналом и горизонтальной полостью,- housing with a vertical axial channel and a horizontal cavity,

- в которой установлены подвижные плашки,- in which movable dies are installed,

- гидроприводы плашек, содержащие гидроцилиндры с поршнями и штоками,- hydraulic rams containing hydraulic cylinders with pistons and rods,

- ручные приводы, содержащие запорные винты,- manual drives containing locking screws,

- и узлы кинематической связи ручных приводов с гидроприводами, включающие кулачки, валики, планшайбы с резьбами и крышки с пазами.- and nodes kinematic connection of manual drives with hydraulic drives, including cams, rollers, faceplates with threads and covers with grooves.

Недостатком известного превентора является низкая надежность работы ручных приводов, обусловленная тем, что их основные элементы, обеспечивающие ручное перемещение плашек, а именно запорные винты, расположены снаружи гидроприводов и не защищены от внешнего воздействия, в том числе от абразивного и коррозионного воздействия твердой фазы и химреагентов бурового раствора, а также от механического воздействия в процессе погрузочно-транспортировочных работ, в результате чего резьбовая часть запорных винтов может быть повреждена, что может привести к ее заклиниванию при вращении запорного винта и, как следствие, к невозможности управления превентором посредством ручного привода.A disadvantage of the known preventer is the low reliability of the manual drives, due to the fact that their main elements providing manual movement of the dies, namely the locking screws, are located outside the hydraulic actuators and are not protected from external influences, including the abrasive and corrosive effects of the solid phase and chemicals drilling fluid, as well as from mechanical stress during loading and transportation operations, as a result of which the threaded portion of the locking screws may be damaged, which may t lead to its jamming during rotation of the locking screw and, as a result, to the inability to control the preventer by means of a manual drive.

Отсутствие визуальной информации о положении кулачков относительно запорного винта в узле кинематической связи снижает удобство эксплуатации известного превентора и требует дополнительных затрат времени на выявление состояния их взаимодействия перед использованием ручного привода для управления превентором, что не обеспечивает в случае отказа гидропривода оперативности закрытия превентора ручным приводом. Это обстоятельство может негативно сказаться на надежности и безопасности работ по предотвращению или ликвидации нефтегазопроявлений и открытых фонтанов, поскольку операции по первоначальной попытке закрытия превентора гидроприводом, выявлению неисправности последнего и возможности его ремонта, вторичной попытке ручного закрытия с определением положения кулачков относительно запорного винта, переходу на управление ручным приводом и само ручное закрытие превентора требуют немалых затрат времени в ситуации, где счет его идет на минуты и даже секунды. Последствием неоперативности закрытия превентора в этом случае может быть открытый газонефтяной фонтан, ликвидация которого потребует значительных затрат.The lack of visual information about the position of the cams relative to the locking screw in the kinematic communication unit reduces the usability of the known preventer and requires additional time to identify the state of their interaction before using the manual drive to control the preventer, which does not ensure that the hydraulic actuator closes the preventer with a manual drive in the event of a hydraulic failure. This circumstance may adversely affect the reliability and safety of work to prevent or eliminate oil and gas manifestations and open fountains, since operations on the initial attempt to close the preventer with a hydraulic actuator, identifying a malfunction of the latter and the possibility of repairing it, a second attempt to manually close it with determining the position of the cams relative to the locking screw, switching to manual drive control and manual shutdown of the preventer itself require a considerable investment of time in a situation where it is counted for min utahs and even seconds. The consequence of the inoperability of closing the preventer in this case may be an open gas and oil fountain, the liquidation of which will require significant costs.

К недостаткам известного превентора также следует отнести повышенные трудозатраты при эксплуатации в процессе технического обслуживания или ремонта, что обусловлено его конструкцией, в которой для замены плашек при переходе на другой типоразмер спускаемых труб необходимо производить демонтаж и последующий монтаж гидроприводов с корпуса превентора с отсоединением трубопроводов, подающих гидравлическую управляющую жидкость от гидростанции.The disadvantages of the known preventer should also include increased labor costs during operation during maintenance or repair, due to its design, in which to replace the dies during the transition to a different standard size of descent pipes, it is necessary to dismantle and subsequently install hydraulic actuators from the preventer body with disconnecting pipelines supplying hydraulic control fluid from a hydraulic station.

Совокупность перечисленных обстоятельств значительно снижает надежность работы, безопасность и удобство эксплуатации известного превентора, а также повышает трудоемкость его технического обслуживания и ремонта.The combination of these circumstances significantly reduces the reliability, safety and ease of operation of the known preventer, and also increases the complexity of its maintenance and repair.

Известен сдвоенный гидравлический плашечный превентор «Сентри» 7-1/16″ 3000/5000 psi, разработанный компанией «HYDRIL» (Рекламный проспект компании «HYDRIL» - Каталог M-9403A-R, дата выпуска 03.1995 г.), содержащийKnown dual hydraulic ram preventer "Sentry" 7-1 / 16 ″ 3000/5000 psi, developed by HYDRIL (Promotional brochure of the company "HYDRIL" - Catalog M-9403A-R, release date 03.1995), containing

- сдвоенный корпус с вертикальным осевым каналом, боковыми окнами и горизонтальными полостями,- a double housing with a vertical axial channel, side windows and horizontal cavities,

- подвижные трубные и глухие плашки, установленные в горизонтальных полостях,- movable pipe and blind dies installed in horizontal cavities,

- крышки, закрывающие боковые окна,- lids covering the side windows,

- гидроприводы плашек, включающие гидроцилиндры с крышками, поршнями и штоками,- hydraulic dies, including hydraulic cylinders with covers, pistons and rods,

- ручные приводы, содержащие запирающие винты со штурвалами и/или дистанционным управлением,- manual drives containing locking screws with steering wheels and / or remote control,

- узлы кинематической связи ручных приводов с гидроприводами, содержащие взаимодействующие между собой запирающие винты и гайки с левой резьбой, выполненные в поршнях гидроприводов,- nodes kinematic connection of manual drives with hydraulic drives, containing interacting locking screws and nuts with left-hand thread, made in the pistons of the hydraulic drives,

- и указатели визуального определения положения плашек в виде смотровых щелей в крышке цилиндра.- and indicators for visual determination of the position of the dies in the form of viewing slots in the cylinder cover.

Известный превентор обладает ограниченными эксплуатационными возможностями, так как ручные приводы обеспечивают только одностороннее воздействие на плашки с целью их закрытия при герметизации устья скважины. Поэтому при отказе гидроприводов возврат закрытых плашек в исходное положение ручными приводами невозможен, причем временные затраты на выявление причины отказа гидроприводов и восстановление их работы для открытия плашек могут быть значительными, что при спущенной в скважину и загерметизированной плашками колонне труб в связи с невозможностью ее расхаживания ввиду зажима трубными плашками может привести к прихвату спущенной компоновки в скважине с неизбежными затратами на ликвидацию аварийных последствий. Кроме того, длительный простой в скважине недоспущенной до забоя компоновки труб в случае, если ее низ расположен значительно выше вскрытого продуктивного пласта, чреват неконтролируемым нефтегазопроявлением и неуправляемым открытым фонтаном.The well-known preventer has limited operational capabilities, since manual drives provide only one-sided impact on the dies with the aim of closing them when sealing the wellhead. Therefore, in the event of failure of the hydraulic actuators, returning the closed dies to the initial position by manual actuators is impossible, and the time required to identify the cause of the failure of the hydraulic actuators and restoring their work to open the dies can be significant, which is when the pipe string is lowered into the well and sealed by the dies due to the impossibility of walking around clamping by tube dies can lead to a sticking of a run-down assembly in the well with unavoidable costs of eliminating emergency consequences. In addition, a long simple lay-up of a pipe arrangement in the well that is not allowed up to the bottom, if its bottom is located significantly higher than the discovered reservoir, is fraught with uncontrolled oil and gas manifestations and an uncontrolled open fountain.

Совокупность этих обстоятельств существенно снижает надежность и безопасность работы известного превентора, а также ограничивает его эксплуатационные возможности.The combination of these circumstances significantly reduces the reliability and safety of the well-known preventer, and also limits its operational capabilities.

Задачей изобретения является создание технического решения превентора, обеспечивающего расширение эксплуатационных возможностей, повышение надежности работы, безопасности и удобства эксплуатации и снижения трудоемкости его технического обслуживания и ремонта.The objective of the invention is the creation of a technical solution to the preventer, providing the expansion of operational capabilities, improving the reliability, safety and ease of operation and reducing the complexity of its maintenance and repair.

Для обеспечения этого технического результата в известном превенторе, содержащемTo ensure this technical result in a known preventer containing

- корпус с вертикальным осевым каналом, боковыми окнами и горизонтальными полостями,- housing with a vertical axial channel, side windows and horizontal cavities,

- в которых установлены подвижные плашки,- in which movable dies are installed,

- ручные приводы плашек, содержащие запирающие винты и штурвалы со ступицами,- manual dice drives containing locking screws and steering wheels with hubs,

- и указатели визуального определения положения плашек,- and indicators for visual determination of the position of the dies,

СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮACCORDING TO THE INVENTION

- указатель визуального определения положения плашки выполнен в виде резьбовой втулки с правой резьбой с жестко присоединенным к ее наружной поверхности пальцем, расположенным перпендикулярно продольной оси резьбовой втулки, выступающим наружу из выполненного в крышке гидроцилиндра паза и подвижно в продольном направлении взаимодействующим с ним,- a pointer to visually determine the position of the die is made in the form of a threaded sleeve with a right-hand thread with a finger rigidly attached to its outer surface, located perpendicular to the longitudinal axis of the threaded sleeve, protruding outward from the groove in the cover of the hydraulic cylinder and interacting longitudinally with it,

- в ступицах штурвалов выполнено ступенчатое отверстие, при этом отверстие большей ступени имеет нецилиндрическую форму, а отверстие меньшей ступени выполнено цилиндрическим и несквозным,- a stepped hole is made in the hubs of the helms, while the hole of the larger stage has a non-cylindrical shape, and the hole of the lower stage is cylindrical and not through,

- в поршне со штоком выполнена ступенчатая расточка, при этом большая ступень расточки выполнена гладкой, а в меньшей ступени выполнена резьба,- a stepped boring is made in the piston with the rod, while the large boring step is smooth, and the thread is made in the lower step,

- запирающий винт выполнен в виде размещенной в ступенчатой расточке поршня и штока ступенчатой втулки, причем наружная поверхность большей ступени запирающего винта выполнена гладкой, а на наружной поверхности меньшей ступени выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой, выполненной в меньшей ступени расточки поршня и штока, при этом полость запирающего винта выполнена ступенчатой, меньшая ступень которой выполнена в виде гладкого цилиндрического отверстия, а в большей ступени выполнена кольцевая расточка,- the locking screw is made in the form of a stepped sleeve located in the stepped bore of the piston and the stem, the outer surface of the larger step of the locking screw being made smooth, and the thread interacting with the thread made in the lower step of the bore of the piston and the rod, while the cavity of the locking screw is made stepwise, the smaller step of which is made in the form of a smooth cylindrical hole, and in the larger stage an annular bore is made,

- в полости запирающего винта установлен полый ступенчатый вал, меньшая ступень которого подвижно в продольном направлении взаимодействует без вращения с отверстием меньшей ступени полости запирающего винта, например, посредством шпоночного соединения, в средней ступени перпендикулярно продольной оси вала выполнено сквозное отверстие, совпадающее с кольцевой расточкой, выполненной в большей ступени полости запирающего винта, наружная большая ступень вала содержит упорный подшипник, выполненный, например, в виде подпятника, взаимодействующего с расточкой, выполненной в гидроцилиндре, а выступающая из крышки гидроцилиндра наружная ступень вала имеет правую резьбу для взаимодействия с резьбовой втулкой указателя визуального определения положения плашки и соединена с отверстием большей ступени ступицы штурвала без возможности вращения, причем полость вала наружу от сквозного отверстия выполнена ступенчатой, большая ступень которой имеет гладкую расточку, в средней ступени выполнена резьба, а в меньшей ступени выполнена гладкая расточка,- a hollow stepped shaft is installed in the cavity of the locking screw, the smaller stage of which moves movably in the longitudinal direction without rotation with the hole of the lower stage of the cavity of the locking screw, for example, by keyway, in the middle stage, a through hole is made perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, coinciding with the annular bore, made in a larger stage of the cavity of the locking screw, the outer large stage of the shaft contains a thrust bearing, made, for example, in the form of a thrust bearing, a bore made in the hydraulic cylinder, and the outer shaft stage protruding from the cylinder cover has a right-hand thread for interacting with the threaded sleeve of the indicator for visually determining the position of the plate and is connected to the hole of the larger stage of the helm hub without rotation, and the shaft cavity outward from the through hole is made stepwise the large step of which has a smooth bore, a thread is made in the middle step, and a smooth bore is made in the lower step,

- узел кинематической связи дополнительно содержит установленный в расточке большей ступени полости ступенчатого вала подвижный в продольном направлении клин, на передней части которого выполнены две диаметрально противоположные наклонные поверхности с Т-образными пазами,- the kinematic communication unit further comprises a wedge, movable in the longitudinal direction, mounted in a bore of a larger stage of the cavity of the stepped shaft, on the front of which two diametrically opposite inclined surfaces with T-shaped grooves are made,

- стопоры, выполненные в виде цилиндрических пальцев, размещенных диаметрально противоположно в сквозном отверстии средней ступени полого ступенчатого вала и взаимодействующих в рабочем положении верхней частью с кольцевой расточкой большей ступени полости запирающего винта, а нижней скошенной частью, на которой выполнены Т-образные выступы, взаимодействующих с Т-образными пазами наклонных поверхностей клина,- stoppers made in the form of cylindrical fingers placed diametrically opposite in the through hole of the middle stage of the hollow stepped shaft and interacting in the working position with the upper part and the annular bore of the larger stage of the locking screw cavity, and the lower beveled part on which T-shaped protrusions are made, interacting with T-slots of the inclined surfaces of the wedge,

- и ходовой винт, передняя часть которого соединена с клином с возможностью вращения, средняя резьбовая часть взаимодействует с резьбой средней ступени полости ступенчатого вала, а задняя часть выполнена полой и расположена в гладкой расточке меньшей ступени полости ступенчатого вала и в несквозном цилиндрическом отверстии меньшей ступени ступицы штурвала, причем в расточке задней части ходового винта установлена на оси выдвижная поворотная рукоятка.- and a lead screw, the front part of which is rotatably connected to the wedge, the middle threaded part interacts with the thread of the middle stage of the stepped shaft cavity, and the rear part is hollow and is located in the smooth bore of the lower stage of the stepped shaft cavity and in the through hole of the smaller step of the hub steering wheel, and in the bore of the rear part of the lead screw mounted on the axis of the retractable rotary handle.

Изобретение поясняется чертежами, где изображены:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на фиг. 1 - продольный разрез превентора, плашки открыты гидроприводом;in FIG. 1 - longitudinal section of the preventer, the dies are opened by a hydraulic actuator;

на фиг. 2 - вид А с фиг. 1;in FIG. 2 is a view A from FIG. one;

на фиг. 3 - сечение Б-Б с фиг. 2;in FIG. 3 - section BB of FIG. 2;

на фиг. 4 - сечение В-В с фиг. 2;in FIG. 4 is a section BB of FIG. 2;

на фиг. 5 - продольный разрез превентора в момент создания кинематической связи ручного и гидропривода;in FIG. 5 is a longitudinal section of a preventer at the time of creating a kinematic connection between a manual and hydraulic actuator;

на фиг. 6 - продольный разрез превентора, плашки открыты ручным приводом;in FIG. 6 is a longitudinal section of a preventer, the dies are opened by a manual drive;

на фиг. 7 - продольный разрез превентора, плашки закрыты гидроприводом;in FIG. 7 is a longitudinal section of a preventer, the dies are closed by a hydraulic actuator;

на фиг. 8 - продольный разрез превентора, плашки закрыты гидроприводом и зафиксированы ручным приводом.in FIG. 8 is a longitudinal section of a preventer, the dies are closed by a hydraulic actuator and fixed by a manual actuator.

Превентор содержит корпус 1 (фиг. 1) с вертикальным осевым каналом 2, через который спускают в скважину колонну труб 3, с боковыми окнами 4, закрытыми крышками 5, с горизонтальными полостями 6, внутри которых перемещаются плашки 7, а также содержит гидроприводы 8, ручные приводы 9 и узлы кинематической связи 10.The preventer comprises a housing 1 (Fig. 1) with a vertical axial channel 2 through which a pipe string 3 is lowered into the well, with side windows 4, closed covers 5, with horizontal cavities 6, inside of which the dies 7 move, and also contains hydraulic drives 8, manual drives 9 and kinematic coupling units 10.

Гидропривод 8 (фиг. 2) включает в себя гидроцилиндр 11, крышку 12 гидроцилиндра 11, поршневую 13 и штоковую 14 полости, поршень 15 и шток 16. В поршне 15 со штоком 16 выполнена ступенчатая расточка 17, большая ступень 18 которой выполнена гладкой, а в меньшей ступени 19 выполнена резьба.The hydraulic actuator 8 (Fig. 2) includes a hydraulic cylinder 11, a cover 12 of the hydraulic cylinder 11, a piston 13 and a rod 14 of the cavity, a piston 15 and a rod 16. In the piston 15 with a rod 16, a stepped bore 17 is made, the large stage 18 of which is made smooth, and in a smaller step 19, a thread is made.

Ручной привод 9 содержит запирающий винт 20, полый ступенчатый вал 21, указатель положения 22 плашки 7 и штурвал 23 со ступицей 24. Запирающий винт 20 размещен в ступенчатой расточке 17 поршня 15 и штока 16 и выполнен в виде ступенчатой втулки, причем наружная поверхность большей ступени 25 запирающего винта 20 выполнена гладкой, а на наружной поверхности меньшей ступени 26 выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой меньшей ступени 19 ступенчатой расточки 17. Внутренняя полость 27 запирающего винта 20 также выполнена ступенчатой, меньшая ступень которой выполнена в виде гладкого цилиндрического отверстия 28, а в большей ступени выполнена кольцевая расточка 29.Manual drive 9 contains a locking screw 20, a hollow stepped shaft 21, a position indicator 22 of the die 7 and a steering wheel 23 with a hub 24. The locking screw 20 is placed in a stepped bore 17 of the piston 15 and the rod 16 and is made in the form of a stepped sleeve, the outer surface of a larger step 25, the locking screw 20 is smooth, and on the outer surface of the smaller step 26 a thread is made that interacts with the threads of the smaller step 19 of the stepped bore 17. The internal cavity 27 of the locking screw 20 is also stepped, a smaller step of which It is formed as a smooth cylindrical opening 28 and annular recess 29 is formed to a greater degree.

В ступенчатой полости 27 запирающего винта 20 установлен полый ступенчатый вал 21, меньшая ступень 30 которого подвижно в продольном направлении взаимодействует посредством шпоночного соединения 31 без вращения с отверстием 28 меньшей ступени полости 27 запирающего винта 20. В средней ступени 32 вала 21, перпендикулярно продольной оси, выполнено сквозное отверстие 33, совпадающее с расточкой 29, выполненной в большей ступени полости 27 запирающего винта 20 (фиг. 3). Наружная большая ступень вала 21 (фиг. 2) содержит упорный выступ, выполненный в виде подпятника 34, образующего упорный подшипник скольжения во взаимодействии с расточкой 35, выполненной в гидроцилиндре 11, и крышкой 12 гидроцилиндра 11. Выступающая из крышки 12 гидроцилиндра 11 наружная ступень 36 вала 21, примыкающая к подпятнику 34, имеет резьбу 37 для взаимодействия с резьбовой втулкой 38 указателя положения 22 плашки 7, а конец 39 наружной ступени 36 вала 21 (на фиг. 4) соединен с отверстием 40 большей ступени ступицы 24 штурвала 23 без возможности вращения. Полость ступенчатого вала 21 наружу от сквозного отверстия 33 выполнена ступенчатой, большая ступень которой имеет гладкую расточку 41, в средней ступени выполнена резьба 42, а в меньшей ступени выполнена гладкая расточка 43.In the stepped cavity 27 of the locking screw 20, a hollow stepped shaft 21 is installed, the smaller step 30 of which moves movably in the longitudinal direction by means of a keyway 31 without rotation with the hole 28 of the smaller stage of the cavity 27 of the locking screw 20. In the middle stage 32 of the shaft 21, perpendicular to the longitudinal axis, a through hole 33 is made, coinciding with a bore 29 made in a larger stage of the cavity 27 of the locking screw 20 (Fig. 3). The outer large stage of the shaft 21 (Fig. 2) contains a thrust protrusion made in the form of a thrust bearing 34, forming a thrust sliding bearing in cooperation with a bore 35 made in the hydraulic cylinder 11 and the cover 12 of the hydraulic cylinder 11. The outer stage 36 protruding from the cover 12 of the hydraulic cylinder 11 the shaft 21 adjacent to the thrust bearing 34 has a thread 37 for interacting with the threaded sleeve 38 of the position indicator 22 of the die 7, and the end 39 of the outer stage 36 of the shaft 21 (in Fig. 4) is connected to the hole 40 of the larger stage of the hub 24 of the helm 23 without rotation . The cavity of the stepped shaft 21 outward from the through hole 33 is made stepped, the large step of which has a smooth bore 41, the thread 42 is made in the middle stage, and the smooth bore 43 is made in the lower stage.

В ступице 24 штурвала 23 выполнено ступенчатое отверстие, состоящее из нецилиндрического отверстия 40 большей ступени и несквозного цилиндрического отверстия 44 меньшей ступени. Указатель положения 22 плашки 7 содержит резьбовую втулку 38 с пальцем 45, расположенным перпендикулярно продольной оси резьбовой втулки 38 и подвижно в продольном направлении взаимодействующим с пазом 46, выполненным в крышке 12 гидроцилиндра 11.In the hub 24 of the steering wheel 23, a stepped hole is made, consisting of a non-cylindrical hole 40 of a larger stage and a non-through cylindrical hole 44 of a smaller stage. The position indicator 22 of the plate 7 contains a threaded sleeve 38 with a finger 45 located perpendicular to the longitudinal axis of the threaded sleeve 38 and movably in the longitudinal direction interacting with a groove 46 made in the cover 12 of the hydraulic cylinder 11.

Узел кинематической связи 10 дополнительно содержит клин 47, ходовой винт 48 и стопоры 49. Клин 47 установлен в расточке 41 большей ступени полости ступенчатого вала 21 с возможностью перемещения в продольном направлении, на передней части клина 47 выполнены две диаметрально противоположные наклонные поверхности 50 с Т-образными пазами 51 (на фиг. 3). Ходовой винт 48 передней частью 52 соединен с клином 47 с возможностью вращения. Средняя резьбовая часть 53 ходового винта 48 взаимодействует с резьбой 42 средней ступени полости ступенчатого вала 21, а задняя часть 54 ходового винта 48 расположена в гладкой расточке 43 меньшей ступени полости ступенчатого вала 21 и в несквозном цилиндрическом отверстии 44 меньшей ступени ступицы 24 штурвала 23. В расточке 55 задней части 54 ходового винта 48 установлена на оси 56 выдвижная поворотная рукоятка 57. Стопоры 49 (фиг. 3) выполнены в виде цилиндрических пальцев, размещены диаметрально противоположно в сквозном отверстии 33 средней ступени 32 вала 21 и взаимодействуют верхней частью с расточкой 29 большей ступени полости 27 запирающего винта 20, а нижней скошенной частью 58, на которой выполнены Т-образные выступы 59, взаимодействуют с Т-образными пазами 51 наклонных поверхностей 50 клина 47.The kinematic communication unit 10 further comprises a wedge 47, a lead screw 48 and a stopper 49. The wedge 47 is mounted in the bore 41 of the larger stage of the cavity of the stepped shaft 21 with the possibility of moving in the longitudinal direction, on the front of the wedge 47 there are two diametrically opposite inclined surfaces 50 with T- shaped grooves 51 (in Fig. 3). The lead screw 48 with the front part 52 is rotatably connected to the wedge 47. The middle threaded portion 53 of the lead screw 48 interacts with the thread 42 of the middle stage of the cavity of the stepped shaft 21, and the rear portion 54 of the lead screw 48 is located in the smooth bore 43 of the lower stage of the cavity of the stepped shaft 21 and in the through hole 44 of the smaller stage of the hub 24 of the helm 23. B a bore 55 of the rear portion 54 of the lead screw 48 is mounted on the axis 56 retractable rotary handle 57. The stops 49 (Fig. 3) are made in the form of cylindrical fingers, placed diametrically opposite in the through hole 33 of the middle stage 32 ala 21 and interact with the upper part of the larger bore 29 of the cavity 27 of the locking screw stage 20, and the lower tapered part 58, which made T-shaped protrusions 59 interact with the T-slots 51 of the inclined surfaces 50 of the wedge 47.

Заявляемый превентор плашечный гидравлический работает следующим образом.The inventive preventer die hydraulic works as follows.

Превентор устанавливают на устье скважины (посадочный фланец нижестоящего оборудования не показан) с установленными в нем плашками 7, соответствующими диаметру колонны труб 3 (фиг. 1). Для замены плашек 7 в процессе технического обслуживания или ремонта демонтируют с корпуса 1 превентора только крышки 5, закрывающие боковые окна 4, что существенно снижает трудозатраты при обслуживании и эксплуатации превентора.The preventer is installed at the wellhead (the landing flange of the downstream equipment is not shown) with dies 7 installed therein corresponding to the diameter of the pipe string 3 (Fig. 1). To replace the dies 7 in the process of maintenance or repair, only the covers 5 that cover the side windows 4 are removed from the casing 1 of the preventer, which significantly reduces the labor costs during maintenance and operation of the preventer.

При проведении спускоподъемных операций на устье скважины колонну труб 3 с инструментом опускают через вертикальный осевой канал 2 корпуса 1. Превентор при этом открыт, плашки 7 разведены, каждый запирающий винт 20 полностью ввернут в резьбу меньшей ступени 19 ступенчатой расточки 17 поршня 15 и штока 16, а палец 45 указателя положения 22 плашки 7 будет находиться в крайнем выдвинутом положении (фиг. 2, 5 и 6), информируя оператора о том, что плашки 7 разведены.When conducting hoisting operations at the wellhead, the pipe string 3 with the tool is lowered through the vertical axial channel 2 of the housing 1. The preventer is open, the dies 7 are divorced, each locking screw 20 is completely screwed into the thread of the lower step 19 of the stepped bore 17 of the piston 15 and the rod 16, and the finger 45 of the position indicator 22 of the plate 7 will be in the extreme extended position (Fig. 2, 5 and 6), informing the operator that the plate 7 is divorced.

Работа в гидравлическом режиме управления осуществляется следующим образом.Work in hydraulic control mode is as follows.

Для герметизации устья скважины заявляемым превентором в поршневую полость 13 каждого гидроцилиндра 11 (фиг. 7) подается под давлением жидкость от гидростанции (не показана). Поршень 15 со штоком 16 и запирающим винтом 20 перемещаются под действием усилия от давления жидкости к центру корпуса 1. Запирающий винт 20 при этом перемещается относительно неподвижного полого ступенчатого вала 21, взаимодействуя гладким цилиндрическим отверстием 28 меньшей ступени полости 27 запирающего винта 20 с гладкой цилиндрической поверхностью меньшей ступени 30 вала 21. Плашки 7, перемещаясь под воздействием поршней 15 и штоков 16, перекрывают вертикальный осевой канал 2 корпуса 1.To seal the wellhead by the inventive preventer, a fluid from a hydrostation (not shown) is supplied under pressure into the piston cavity 13 of each hydraulic cylinder 11 (Fig. 7). The piston 15 with the rod 16 and the locking screw 20 are moved under pressure from the fluid pressure to the center of the housing 1. The locking screw 20 is moved relative to the stationary hollow stepped shaft 21, interacting with a smooth cylindrical hole 28 of a smaller stage of the cavity 27 of the locking screw 20 with a smooth cylindrical surface a smaller step 30 of the shaft 21. The dies 7, moving under the influence of the pistons 15 and the rods 16, overlap the vertical axial channel 2 of the housing 1.

После закрытия превентора плашки 7 (фиг. 8) фиксируют в этом положении ручными приводами 9 путем вращения по часовой стрелке каждого штурвала 23, который, будучи жестко связанным нецилиндрическим отверстием 40 большей ступени ступицы 24 с нецилиндрическим концом 39 наружной ступени 36 полого ступенчатого вала 21, передает ему вращение и, вследствие этого, вал 21, вращаясь, передает вращение через шпоночное соединение 31 запирающему винту 20, который, в свою очередь, вращаясь и взаимодействуя левой резьбой меньшей ступени 26 с левой резьбой меньшей ступени 19 ступенчатой расточки 17 поршня 15 и штока 16, вывинчивается из них до упора во внутреннюю торцевую стенку гидроцилиндра 11. Одновременно с этим вращение вала 21 передается через резьбу 37 наружной ступени 36 на резьбовую втулку 38 указателя положения 22 плашки 7, в результате чего резьбовая втулка 38 перемещается в сторону перемещения плашки 7 без вращения благодаря взаимодействию пальца 45 с пазом 46, выполненным в крышке 12 гидроцилиндра 11, информируя оператора о закрытом положении плашки 7 и положении запирающего винта 20 относительно поршня 15. В таком положении запирающих винтов 20, даже после сброса давления в гидроприводах, благодаря ручным приводам 9 плашки 7 будут закрыты, обеспечивая герметизацию устья скважины с возможностью поджима уплотнительного материала плашек 7 при возникновении пропусков. Отсутствие дополнительных элементов, которые могут выйти из строя, в зоне силового воздействия между запирающим винтом 20 и поршнем 15 обеспечивает надежное закрытие плашек 7 заявляемого превентора, что предотвращает возникновение открытого фонтана и повышает безопасность работ на скважине.After closing the preventer, the dies 7 (Fig. 8) are fixed in this position by manual drives 9 by clockwise rotation of each helm 23, which, being rigidly connected by a non-cylindrical hole 40 of a larger stage of the hub 24 with the non-cylindrical end 39 of the external stage 36 of the hollow stepped shaft 21, it transmits rotation and, consequently, the shaft 21, rotating, transmits the rotation through the key connection 31 to the locking screw 20, which, in turn, rotates and interacts with the left thread of a lower stage 26 with the left thread of a smaller the foam 19 of the stepped boring 17 of the piston 15 and the rod 16 is unscrewed from them into the inner end wall of the hydraulic cylinder 11. At the same time, the rotation of the shaft 21 is transmitted through the thread 37 of the outer stage 36 to the threaded sleeve 38 of the position indicator 22 of the die 7, as a result of which the threaded the sleeve 38 moves in the direction of movement of the plate 7 without rotation due to the interaction of the finger 45 with the groove 46 made in the cover 12 of the hydraulic cylinder 11, informing the operator about the closed position of the plate 7 and the position of the locking screw 20 relative to the piston 15. In this position, the locking screws 20, even after the pressure has been released in the hydraulic actuators, thanks to the manual actuators 9, the dies 7 will be closed, providing a sealing of the wellhead with the possibility of pressing the sealing material of the dies 7 in case of gaps. The absence of additional elements that may fail in the area of the force between the locking screw 20 and the piston 15 ensures reliable closure of the dies 7 of the inventive preventer, which prevents the occurrence of an open fountain and increases the safety of work in the well.

Для открытия превентора гидроприводами 8 необходимо предварительно произвести расфиксацию плашек 7 ручными приводами 9, для чего вращением штурвалов 23 против часовой стрелки ввинчивают запирающие винты 20 в поршни 15 и штоки 16 и затем подают гидравлическую жидкость в штоковые полости 14 гидроцилиндров 11 (фиг. 1, 2, 6).To open the preventer with hydraulic actuators 8, it is necessary to first unlock the dies 7 with manual actuators 9, for which, by turning the steering wheels 23 counterclockwise, the locking screws 20 are screwed into the pistons 15 and the rods 16 and then hydraulic fluid is supplied to the rod cavities 14 of the hydraulic cylinders 11 (Fig. 1, 2 , 6).

Работа в ручном режиме управления осуществляется следующим образом.Work in manual control is as follows.

Для управления плашками 7 превентора с помощью ручных приводов 9 необходимо предварительно кинематически связать последние с гидроприводами 8, для чего необходимо:To control the preventer dies 7 with the help of manual drives 9, it is necessary to first kinematically connect the latter with hydraulic drives 8, for which it is necessary:

- демонтировать каждый штурвал 23, сняв его с конца 39 наружной ступени 36 полого ступенчатого вала 21. При этом будет осуществлен доступ к задней части 54 ходового винта 48 (фиг. 2);- to dismantle each steering wheel 23, having removed it from the end 39 of the outer stage 36 of the hollow stepped shaft 21. In this case, access will be made to the rear part 54 of the lead screw 48 (Fig. 2);

- вытянуть из расточки 55 в задней части 54 ходового винта 48 (фиг. 5) и повернуть на 90 градусов на оси 56 выдвижную поворотную рукоятку 57, после чего ею вращают ходовой винт 48.- pull out of the bore 55 in the rear 54 of the lead screw 48 (Fig. 5) and rotate the rotary handle 57 by 90 degrees on the axis 56, after which the lead screw 48 is rotated.

При вращении ходовой винт 48 перемещается по резьбе 42 средней ступени полости ступенчатого вала 21, воздействуя передней частью 52 на клин 47, который, перемещаясь, в свою очередь, выдвигает наклонными поверхностями 50 (на фиг. 3) стопоры 49 через сквозные отверстия 33 в средней ступени 32 вала 21 в кольцевую расточку 29 полости 27 запирающего винта 20. Выступающие за габариты вала 21 стопоры 49 (фиг. 5) фиксируют запирающий винт 20 относительно вала 21 и обеспечивают кинематическую связь между ними. При этом положение стопоров 49 контролируется визуально по положению торца ходового винта 48 относительно торца вала 21, что позволяет определить наличие или отсутствие кинематической связи, обеспечивая удобство эксплуатации. Далее выдвижную поворотную рукоятку 57 утапливают в расточку 55 задней части 54 ходового винта 48 и штурвал 23 устанавливают на вал 21.During rotation, the lead screw 48 moves along the thread 42 of the middle stage of the cavity of the stepped shaft 21, acting with the front part 52 on the wedge 47, which, moving, in turn, extends the inclined surfaces 50 (in Fig. 3) of the stopper 49 through the through holes 33 in the middle the steps 32 of the shaft 21 into the annular bore 29 of the cavity 27 of the locking screw 20. The stoppers 49 (FIG. 5) protruding beyond the dimensions of the shaft 21 fix the locking screw 20 relative to the shaft 21 and provide a kinematic connection between them. The position of the stoppers 49 is visually controlled by the position of the end of the spindle 48 relative to the end of the shaft 21, which makes it possible to determine the presence or absence of a kinematic connection, ensuring ease of use. Next, the sliding rotary handle 57 is recessed into the bore 55 of the rear portion 54 of the lead screw 48 and the steering wheel 23 is mounted on the shaft 21.

Для закрытия превентора вращают по часовой стрелке штурвалы 23 (фиг. 6), при этом каждый полый ступенчатый вал 21 передает вращение через шпоночное соединение 31 запирающему винту 20, который, будучи зафиксированным от поступательного перемещения стопорами 49 на валу 21, и вращаясь, в свою очередь, взаимодействует с поршнем 15 и штоком 16 через резьбовые поверхности меньшей ступени 26 запирающего винта 20 и меньшей ступени 19 ступенчатой расточки 17, и перемещает поршень 15 и шток 16 в сторону закрытия плашками 7 проходного отверстия 2 корпуса 1. При этом гидравлическая жидкость вытесняется поршнем 15 из штоковой полости 14 гидроцилиндра 11 в бак гидростанции.To close the preventer, the helms 23 are rotated clockwise (Fig. 6), while each hollow stepped shaft 21 transmits rotation through the key connection 31 to the locking screw 20, which, being locked from the translational movement by the stoppers 49 on the shaft 21, and rotating in its own in turn, interacts with the piston 15 and the rod 16 through the threaded surfaces of the lower stage 26 of the locking screw 20 and the lower stage 19 of the step-boring 17, and moves the piston 15 and the rod 16 in the direction of the dies 7 closing the passage opening 2 of the housing 1. hydraulic fluid is displaced by the piston 15 from the rod cavity 14 of the hydraulic cylinder 11 into the tank of the hydraulic power station.

Для открытия превентора вращают против часовой стрелки штурвалы 23, при этом запирающие винты 20 взаимодействуют с поршнями 15 и штоками 16 и перемещают их в сторону открытия плашками 7 проходного отверстия 2 корпуса 1. При этом гидравлическая жидкость вытесняется поршнями 15 из поршневых полостей 13 гидроцилиндров 11 в бак гидростанции.To open the preventer, the control wheels 23 rotate counterclockwise, while the locking screws 20 interact with the pistons 15 and the rods 16 and move them towards the opening side with the dies 7 of the passage opening 2 of the housing 1. In this case, the hydraulic fluid is forced out by the pistons 15 from the piston cavities 13 of the hydraulic cylinders 11 hydraulic power tank.

При вращении штурвалом 23 полого ступенчатого вала 21 на открытие или закрытие плашек 7 на узел кинематической связи 10 не оказывается какое-либо воздействие, которое может привести к поломке или отключению ручного привода 9, что в совокупности с визуальным контролем по указателю положения 22 плашек 7 за положением взаимодействующих элементов узла кинематической связи 10 обеспечивает надежность и удобство эксплуатации заявляемого превентора.When the steering wheel 23 rotates the hollow stepped shaft 21 on the opening or closing of the dies 7, the kinematic communication unit 10 does not have any effect that can lead to breakage or shutdown of the manual drive 9, which, together with the visual control according to the position indicator 22 of the dies 7 per the position of the interacting elements of the kinematic communication node 10 provides reliability and ease of operation of the inventive preventer.

Все резьбы ручного привода 9 защищены от воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды и работают в смазке гидравлической жидкостью, что повышает долговечность их работы по управлению превентором.All threads of the manual drive 9 are protected from adverse environmental factors and work in the lubrication of hydraulic fluid, which increases the durability of their work on the control of the preventer.

Возможность управления плашками 7 заявляемого превентора ручными приводами 9 на открытие расширяет его эксплуатационные возможности и создает предпосылки для проведения работ на скважине без аварий.The ability to control the dies 7 of the inventive preventer with manual drives 9 for opening expands its operational capabilities and creates the prerequisites for conducting work on the well without accidents.

Переход на управление плашками 7 превентора гидроприводами 8 производится в обратной последовательности относительно действий, обеспечивающих создание кинематической связи ручных приводов 9 с гидроприводами 8. Для этого перехода вращают каждый ходовой винт 48 (фиг. 5) выдвижной поворотной рукояткой 57 в обратном направлении, при этом передняя часть 52 ходового винта 48 взаимодействует с клином 47, перемещая его, а Т-образные пазы 51 наклонных поверхностей 50 (фиг. 3) клина 47 взаимодействуют с Т-образными выступами 59 стопоров 49, возвращая их в исходное состояние.The transition to control the dice 7 of the preventer hydraulic actuators 8 is carried out in the reverse sequence relative to the actions that ensure the creation of a kinematic connection of the manual actuators 9 with the hydraulic actuators 8. For this transition, rotate each spindle 48 (Fig. 5) with a retractable rotary handle 57 in the opposite direction, while the front the lead screw part 52 interacts with the wedge 47, moving it, and the T-grooves 51 of the inclined surfaces 50 (Fig. 3) of the wedge 47 interact with the T-shaped protrusions 59 of the stoppers 49, returning them to the original th state.

Таким образом, использование заявляемого превентора обеспечивает расширение эксплуатационных возможностей, повышение надежности, безопасности работы и удобства эксплуатации, а также снижение трудоемкости технического обслуживания и ремонта по сравнению с аналогом и прототипом.Thus, the use of the inventive preventer provides enhanced operational capabilities, increased reliability, safety and ease of use, as well as reducing the complexity of maintenance and repair in comparison with the analogue and prototype.

Claims

A hydraulic ram preventer comprising a housing with a vertical axial channel, side windows and horizontal cavities in which movable rams, covers that cover the side windows, hydraulic rams including hydraulic cylinders with covers, pistons and rods, manual ram drives containing locking screws and steering wheels are installed with hubs, kinematic coupling units of manual drives with hydraulic drives, comprising locking screws and nuts with left-hand thread interacting with each other, made in hydraulic pistons, and indexes for visual determination of the position of the dies, characterized in that the index of visual determination of the position of the dies is made in the form of a threaded sleeve with a right-hand thread with a finger rigidly attached to its outer surface, located perpendicular to the longitudinal axis of the threaded sleeve, protruding outward from the groove in the cylinder cover and movably in in the longitudinal direction interacting with it, a stepped hole is made in the hubs of the steering wheels, while the hole of the larger step has a non-cylindrical um, and the hole of the smaller step is cylindrical and not through, a step boring is made in the piston with the rod, while the big step of the boring is smooth, and in the lower step the thread is made, the locking screw is made in the form of a step sleeve located in the step boring of the piston and the rod, and the outer surface of the larger stage of the locking screw is smooth, and on the outer surface of the lower stage a thread is made that interacts with a thread made in the lower stage of the bore of the piston and rod wherein the cavity of the locking screw is made stepwise, the smaller step of which is made in the form of a smooth cylindrical hole, and the larger stage has an annular bore, a hollow step shaft is installed in the cavity of the locking screw, the smaller stage of which moves movably in the longitudinal direction without rotation with the hole of the lower stage the cavity of the locking screw, for example, by means of a key connection, a through hole is made in the middle stage perpendicular to the longitudinal axis of the shaft, coinciding with with a bore groove made in a larger stage of the locking screw cavity, the outer large shaft stage contains a thrust bearing made, for example, in the form of a thrust bearing interacting with a bore made in the hydraulic cylinder, and the outer shaft stage protruding from the cylinder cover has a right-hand thread for interacting with the threaded the sleeve of the pointer for visual determination of the position of the die and connected to the hole of a larger step of the wheel hub without rotation, and the cavity of the shaft outward from the through hole The step is made stepwise, the big step of which has a smooth bore, the thread is made in the middle step, and the bore is made in the lower step, the kinematic coupling unit additionally contains a wedge movable in the longitudinal direction of the step of the step cavity of the step shaft, on the front part of which there are two diametrically opposite inclined surfaces with T-shaped grooves, stoppers made in the form of cylindrical fingers placed diametrically opposite in through the middle stage of the hollow stepped shaft and the upper part interacting in the working position with the annular bore of the larger stage of the locking screw cavity, and the lower beveled part, on which the T-shaped protrusions are made, interacting with the T-shaped grooves of the inclined surfaces of the wedge, and the lead screw, front part of which is rotatably connected to the wedge, the middle threaded part interacts with the thread of the middle stage of the stepped shaft cavity, and the rear part is hollow and is located in a smooth p a small step of the cavity of the stepped shaft and in a non-through cylindrical hole of a smaller step of the helm hub, with a retractable rotary handle mounted on the axis in the bore of the rear screw.