RU6833U1 - Превентор - Google Patents

Abstract

1. Превентор, содержащий плашки, гидроцилиндры привода плашек с крышками, в каждом из которых установлен поршень со штоком, выполненным с возможностью взаимодействия с плашками, фиксатор плашек, выполненный в виде приводного устройства с стопоров, размещенных в радиальных окнах неподвижной втулки с возможностью взаимодействия с коническими поверхностями опорной втулки и хвостовика, отличающийся тем, что крышки гидроцилиндров выполнены со сквозными отверстиями, гидроцилиндры снабжены контрштоками, соединенными одним концом со штоком, а другим - с хвостовиком, поршень выполнен с поршневой втулкой и охватывает контршток с возможностью перемещения по его поверхности, а фиксатор размещен в кожухе, закрепленном на крышке гидроцилиндра, и снабжен упорными кольцом со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке, при этом хвостовик выполнен с цилиндрической поверхностью, расположенной со стороны контрштока, и выступающей конической поверхностью, а упорное кольцо установлено на цилиндрической поверхности хвостовика с зазором между торцом поршневой втулки и торцом конической поверхности с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки.2. Превентор по п.1, отличающийся тем, что приводное устройство фиксатора выполнено в виде ступенчатого нажимного поршня, установленного в расточке хвостовика с образованием полостей большей и меньшей ступеней и снабженного буртом со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки, при этом полость меньшей ступени сообщена со штоковой полостью гидро

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметизации устья скважины при наземном и подводном бурении нефтяных и газовых скважин.

Известен превентор с устройством для фиксации плашек, герметизирующих устье скважины, работающим от гидроуправления (SU, авторское свидетельство, № 1629475, кл. Е 21В 33/06, 1991).

Несмотря на надежную фиксацию плашек, недостатком конструкции данного устройства является то, что устройство фиксации размещено непосредственно в гидроцилиндре привода плашек и при выходе из строя одного из элементов фиксатора необходимо разбирать весь гидроцилиндр.

Наиболее близким аналогом является превентор, содержащий плашки, гидроцилиндры привода плашек с крышками, в каждом из которых установлен поршень со штоком, выполненный с возможностью взаимодействия с плашками, фиксатор плашек, включающий стопора, размещенные в радиальных окнах втулки с возможностью взаимодействия в внутренней конической поверхности опорной втулки и внешней конической поверхностью хвостовика, и приводное устройство фиксатора (SU, авторское свидетельство, № 1240866, КЛ.Е21В 33/06, 1986).

Недостатком известного устройства является расположение фиксирующего устройства в гидроцилиндре, что приводит к сложностям при его ремонте.

Технической задачей предложения является повышение надежности и герметичности превентора за счет универсальности узла фиксации, простоты его конструкции и обеспечения быстрой его замены при выходе из строя. Кроме

Е21ВЗЗ/06 Превентор

ff/y

того, в зависимости от вида бурения может быть использован либо гидравлический, либо механический привод фиксатора.

Техническая задача достигается тем, что фиксатор плашек и его привод вынесены за пределы гидроцилиндра, размещены в кожухе, который при помощи быстроразъемного соединения крепится на крыщке гидроцилиндра. Крышки гидроцилиндров выполнены со сквозными отверстиями, порщень гидроцилиндра снабжен поршневой втулкой, связанной с поршнем со стороны, противоположной расположению плашек и проходящей в отверстие крышки. Порщень снабжен также контрштоком, связанным со щтоком и установленным внутри порщня и порщневой втулки с возможностью их перемещения по поверхности контрщтока. На конце контрщтока закреплен хвостовик, выполненный ступенчатым с внешней цилиндрической и конической поверхностями. Фиксатор снабжен упорным кольцом со шлицами, проходящими через радиальные прорези в неподвижной втулке и взаимодействующие с торцом опорной втулки.

Упорное кольцо установлено на цилиндрической поверхности хвостовика.

Привод фиксатора может быть либо гидравлическим, либо механическим.

В гидравлическом варианте приводное устройство выполнено в виде ступенчатого поршня, установленного в расточке хвостовика с образованием с одной стороны полости меньщей ступени, сообщенной через продольный канал, выполненный в контрщтоке, со щтоковой полостью гидроцилиндра, а с другой стороны ступенчатый поршень снабжен буртом со щлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке с

возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки со стороны крышки кожуха, и образует полость больщей ступени, сообщенную с полостью кожуха.

X-.при этом полость кожуха сообщена с полостью гидроцилиндра, расположенной со стороны поршневой втулки, а кожух выполнен герметическим.

В механическом варианте, приводное устройство фиксатора выполнено в виде установленного на хвостовике дополнительного упорного кольца со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке, с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки со стороны крышки кожуха, и пружины, установленной между дополнительным упорным кольцом и шайбой с поджимной гайкой, при этом кожух снабжен окнами.

Кожух фиксатора закреплен на крышке гидроцилиндра при помощи быстросъемного соединения для обеспечения быстрой разборки фиксатора и замены его элементов. Втулка одним концом размещена в расточке крышки гидроцилиндра, а другим - в расточке крышки кожуха и снабжена продольными сквозными пазами, открытыми со стороны крышки гидроцилиндра.

Сущность устройства превентора поясняется чертежом, где: на фиг.1- представлен продольный разрез привода превентора ( одной плашки)

с фиксатором в положении ЗАКРЫТО ; на фиг.2- продольный разрез привода превентора ( одной плашки) с

фиксатором в положении ОТКРЫТО ; на фиг.З - поперечный разрез А-А на фиг. 1; на фиг.4 - поперечный разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.З - поперечный разрез В-В на фиг.2; на фиг.6 - привод фиксатора в виде пружины.

Привод превентора состоит из гидроцилиндра 1 с крышками 2 и 3, поршня 4, установленного в гидроцилиндре 1 с образованием полостей А и Б. Поршень

4 снабжен поршневой втулкой 5, которая либо выполняется заодно с поршнем 4, либо при помощи разъемного соединения. Шток 6 соединен с плашкой ( на чертеже не показана), перекрывающей устье скважины и связан с контрштоком 7. Шток 6 и контршток 7 могут быть выполнены заодно либо соединены резьбовым соединением. В контрштоке 7 при гидравлическом варианте привода фиксатора выполняют продольный канал 8. Контршток 7 выполнен ступенчатым. На ступени 9 с уплотнительными кольцами 10 установлен поршень 4 с возможностью перемещения вместе с поршневой втулкой 5 по поверхности контрштока 7. Концы втулки 5 и контрщтока 7 проходят через отверстие в крышке 3. Причем втулка 5 установлена в отверстии крышки 3 негерметично (без уплотнительных колец).

Фиксатор плашек состоит из хвостовика, выполненного с цилиндрической поверхностью 11, закрепленной на конце контрштока 7 и конической внешней поверхностью 12, имеющей угол наклона 6°-10°.

На цилиндрическую поверхность 11 установлено упорное кольцо 13 со шлицами 14.

В хвостовике выполнена расточка 15 ( при выполнении привода в виде пружины она отсутствует), в которой установлен ступенчатый нажимной поршень 16, ход которого ограничивается гайкой 17. Норшень 16 установлен с образованием полости меньшей ступени, сообщенной продольным каналом 8 со штоковой полостью А. На конце поршня 16 выполнен бурт 18 со шлицами 19, аналогичными шлицам 14 упорного кольца 13. Шлицы 14 и 19 проходят через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке 20 и взаимодействуют в процессе работы с торцами опорной втулки 21, которая размешена между шлицами 14 и 19. Опорная втулка 21 имеет внутреннюю коническую поверхность, взаимодействующую с конической поверхностью стопоров 22.

Стопоры 22 устанавливаются в радиальные окна, выполненные во втулке 20. В окнах втулки 20 со стороны хвостовика выполнены канавки, удерживающие стопоры 22, на которых выполнены выступы, входящие в канавки, от выпадания. Стопоры 22 имеют две конические поверхности. Одна из которых взаимодействует с конической поверхностью опорной втулки 21, а другая - с конической поверхностью 12 хвостовика.

Упорное кольцо 13 установлено между концом поршневой втулки 5 и торцом конической поверхности 12 хвостовика с зазором. Этот зазор равен, как правило, 10 мм и определяет ход поршня 4 вместе с втулкой 5.

Конические поверхности всех элементов имеют одинаковый угол наклона 6°-10о.

Фиксатор закрывается кожухом 23 и крепится с помощью быстросъемной гайки 24. При этом втулка 20 одним концом устанавливается в расточку крышки 3 гидроцилиндра 1, а другим - в расточку крышки кожуха 23. На поверхности втулки 20 выполнены с торца, расположенного со стороны крышки 3, сквозные продольные пазы 25. А с торца, установленного в крышку кожуха 23 пазы закрыты. Пазы 25 сообщают полость В, выполненную в кожухе с большей ступенью нажимного поршня 16 при выполнении привода фиксатора гидравлическим. Полость В через зазоры между элементами фиксатора и зазор между поршневой втулкой 5 и крышкой 3 сообщена с полостью Б.

При выполнении приводного устройства фиксатора механическим оно состоит из дополнительного упорного кольца 26 со шлицами, выполненными аналогичного шлицам 14 и взаимодействующими с торцевой поверхностью опорной втулки 21. Упорное кольцо 26 устанавливается на хвостовике, который выполняется, например, с дополнительной цилиндрической частью 27, а шлицы проходят через радиальные прорези втулки 20. На хвостовике установлена

шайба 28 и гайка 29, а между кольцом 25 и шайбой 27 расположена приводная пружина 30.

Превентор работает следующим образом.

При подаче команды ЗАКРЫТО ( на закрытие плашек) давление подается в полость закрытия Б ( система управления на чертеже не представлена) и через зазоры между крышкой 3 и втулкой 5 и между элементами фиксатора в полость В. Полость А соединена со сливом. Давление в полости Б действует на поршень 9, который перемешаясь влево вместе с втулкой 5 упирается в торец штока 6 перемешает его на закрытие плашек.

Одновременно давление в полости В действует на большую ступень нажимного поршня 16 и, так как полость меньшей ступени через канал 8 сообщена с полостью А и со сливом, перемешает поршень 16 вместе с буртом 18. Шлицы 19 бурта 18 упираются в торец опорной втулки 21 и перемешают ее. При свободном ходе поршня 4 в 10 мм коническая поверхность опорной втулки 21 по отношению к конической поверхности хвостовика имеет зазор всего в 2мм, поэтому в контакт со стопорами 22 втулка 21 и хвостовик входят почти одновременно. Это исключает повреждение цилиндрической поверхности поршневой втулки 5 от трения.

Дойдя до стопоров 22 опорная втулка 21 оттягивается вправо ( так как площадь рабочего поршня 9 больше площади нажимного поршня 16 ) и плавно входит в контакт со стопорами 22.

После закрытия плашек они фиксируются, так как полость большей ступени нажимного поршня 16 находится под давлением, а другая его полость сообщена со сливом.

При подаче команды ОТКРЫТО, давление подается в полость А, полости Б и В сообщаются со сливом. Поршень 9 вместе с втулкой 5 (свободный их ход 10 мм) перемещаются вправо, надавливают на упорное кольцо 13, которое своими шлицами упирается в торец опорной втулки 21 и смещают ее вправо. При перемещении упорного кольца 13 на 10 мм зазор между конусными поверхностями опорной втулки 21, стопорами 22 и хвостовика составляет 2 мм, этого достаточно, чтобы высвободить стопора 22 от натяга. Дальше свободного хода нет, так как поршневая втулка 5 вместе с упорным кольцом 13 упираются в бурт конической части 12 хвостовика, связанного через контршток 7 со штоком 6. Упираясь в бурт хвостовика поршень 4 перемешает шток 6 и открывает плашки. Освободившиеся стопора 22 не выпадают, так как удерживаются своими выступами в кольцевой канавке втулки 20. Превентор в сочетании с фиксатором универсален, так как при использовании превентора с универсальными плашками он имеет многопозиционный механизм действия за счет увеличения длины конической поверхности опорной втулки 21 и хвостовика. Кроме того, поскольку полость Б и полость В сообшены, то при нормальном давлении в гидроцилиндре 1 поршень 4 обеспечивает передачу максимального усилия на закрытие плашек за счет дополнительной площади, создаваемой контрштоком 7 и поршневой втулкой 5. При подводном размещении превентора полости А, Б и В сообщаются с морем, т.к. давление в них растет ( на каждые 10м глубины 1 атм.), то фиксатор находится постоянно в прижатом состоянии за счет разницы площадей ступенчатого нажимного поршня 16. Это дает дополнительную гарантию того, что в случае вибрации скважины в аварийном состоянии не произойдет расфиксации плашек. при надводном расположении превентора целесообразно упростить конструкцию превентора за счет замены ступенчатого поршня 16 на дополнительное упорное кольцо 25 и пружину 30. При этом контршток 7 выполняют без продольного канала 8, сообшаюшего полость поршня 16 с полостью А. Зазор между поршневой втулкой 5 и крышкой 3 уплотняется, например, при помоши уплотнительных резиновых колец. Хвостовик выполняется без расточки под поршень 16, но со стороны крышки кожуха 23 выполняется, например, цилиндрическая часть 27 для установки дополнительного упорного кольца со шлицами, пружины 30 и шайбы 28 с гайкой 29. Работа фиксатора с пружиной аналогична работе с гидравлическим приводом фиксатора. Превентор надежен, универсален, позволяет обеспечить работу в любых условиях, возможность замены привода фиксатора без больших трудозатрат и потере времени. 1. SU, авторское свидетельство, 1629475, кл.Е21ВЗЗ/06, 1991. 2. SU, авторское свидетельство, 1240866, кл.Е21ВЗЗ/06, 1986 (прототип). Источники информации:

Claims (4)

1. Превентор, содержащий плашки, гидроцилиндры привода плашек с крышками, в каждом из которых установлен поршень со штоком, выполненным с возможностью взаимодействия с плашками, фиксатор плашек, выполненный в виде приводного устройства с стопоров, размещенных в радиальных окнах неподвижной втулки с возможностью взаимодействия с коническими поверхностями опорной втулки и хвостовика, отличающийся тем, что крышки гидроцилиндров выполнены со сквозными отверстиями, гидроцилиндры снабжены контрштоками, соединенными одним концом со штоком, а другим - с хвостовиком, поршень выполнен с поршневой втулкой и охватывает контршток с возможностью перемещения по его поверхности, а фиксатор размещен в кожухе, закрепленном на крышке гидроцилиндра, и снабжен упорными кольцом со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке, при этом хвостовик выполнен с цилиндрической поверхностью, расположенной со стороны контрштока, и выступающей конической поверхностью, а упорное кольцо установлено на цилиндрической поверхности хвостовика с зазором между торцом поршневой втулки и торцом конической поверхности с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки.

2. Превентор по п.1, отличающийся тем, что приводное устройство фиксатора выполнено в виде ступенчатого нажимного поршня, установленного в расточке хвостовика с образованием полостей большей и меньшей ступеней и снабженного буртом со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки, при этом полость меньшей ступени сообщена со штоковой полостью гидроцилиндра посредством продольного канала, выполненного в контрштоке, а полость большей ступени - с полостью гидроцилиндра со стороны поршневой втулки.

3. Превентор по п.1, отличающийся тем, что приводное устройство фиксатора выполнено в виде установленного на хвостовике дополнительного упорного кольца со шлицами, проходящими через радиальные прорези, выполненные в неподвижной втулке, с возможностью взаимодействия с торцом опорной втулки, и пружины, установленной на хвостовике между дополнительным упорным кольцом и шайбой с поджимной гайкой.

4. Превентор по пп.1 - 3, отличающийся тем, что кожух фиксатора закреплен на крышке гидроцилиндра при помощи быстросъемного соединения, а неподвижная втулка своими торцами установлена в расточках крышек гидроцилиндра и кожуха и снабжена открытыми со стороны крышки гидроцилиндра продольными сквозными пазами.