SU1322986A3 - Превентор - Google Patents

Abstract

Устройство содержит корпус 1, в котором размещен кольцевой поршень 5. Внутренн   поверхность (П) поршн  5 имеет форму усеченного конуса 22, и в ее верхней части выполнен скос. Угол его наклона (Ь к вертикальной оси превентора больше угла наклона о( к этой оси конического участка 22 поршн  5. Причем 45°, а oi 45 . Кольцевой уплотнительный элемент (КУЭ) 8 превентора, выполненный из эластомера , имеет верхнюю и нижнюю части с многоугольными вырезами 47 и 56 ромбической формы на его наружной и внутренней П. Они исключают вьщавливание КУЭ 8 в осевом направлении. Нижн   часть КУЭ 8 имеет коническую П, размещенную внутри конической П поршн  5. В вырезах 47 вокруг оси установлены отделенные металлические вкладьшш. Каждый из них состоит из верхней и нижней пластин, соединенных перегородками . Во врем  движени  в корпусе 1 поршн  5 вверх КУЭ 8, деформиру сь, уплотн ет буровую трубу. При этом вкладыши контактируют с буровой трубой . После запирани  вкладышей конический участок 22 выдaвливaet между ними материал КУЭ 8 к его внутренней стороне. Скос удерживает верхнюю часть КУЭ 8 в сжатом состо нии, что предотвращает обрыв КУЭ 8. 4 э.п. ф-лы, 18 ил. О)

Description

113.72986г

Иэобрр.теиие относитс  к иг-фтрга- пии FICJU /I чл чОра Lunia миг.м иижирй

зодобывающей промыш-пениости, л имен-н ольи мип нмиуклогтм 3. но к превенторному оборуловапик;,К -льцепл  и;1ружиач куллчкпва  гтоЦель изобретени  - гюиьпислие и.ч-nepxiKu:., чаи 711пирмап niipiutirM, имеет

дежности работы уплотнителыюго зиге- 5угч:. т наклон,, который и смен ете ч  

мента,CMMMtJrpHHHhix рлди,1льных плоскост х,

На фиг.1 представлен пакерный гэле-посредством чего начальное иапраьлен- мент в узле предохранител  выклинива-ное радиально ппутрь сжатие последо- ни , продольное сечение; на .2 -влтольиых участков yплoтниrcльF oгo разрез Л-А на фиг.1; на фиг. 3 - ра:1ре  Оцлемрмта усили ас тсл на единицу на- Б-Б на фиг.2; на фиг. - У1 лублениеправленного внорх смещени  ;торшн  дл  уплотнительного элемента; на фиг. 5 -более быстрого закрыти , FI то врем  превентор в частичном закрытом состо -как окончательное нагтрлпленное внутрь НИИ; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.5;сжатие последопательных участков уп- на фиг.7 - вкладыш, вид сбоку; на ло1мительного тлсмента (например, фиг.8 - вкладыш, вид Г на фиг.7; напри уплотнении нокруг буропой лрубы) фиг.9 - вид Д на фиг.7;на фиг-. 10 -ча.медл етс  или уменьшаетс  дл  ре- разрез на фиг.З; на фиг, 11 - р-т -али: аци 1 более пь сокого мсханичесКо- рез Ж-Ж на фиг.З; на фиг.12 - модифи-го соотношени  приложени  ч большего цированный превентор в открытом состо- ;, п.от лю1иего усили  lia единицу направ-  нки, вид сверху; на фиг.13 - разрезлемшго вверх смещени  поршн . Кроме И-И на фиг. 12; на фиг.14 - пакер, видтого, поршень проникает внутрь ра- сверху; на фиг.15 - разрез К-К надиально наружу от вкладышей 14. фиг.14; на фиг.16 - модифициронанна  Уплотнительна  кольцева  кулачко- вставка, используема  в элементе; навал ловерхност1 содержит первый уча- фиг.17 вид Л на фиг.16; на фиг.18 -сток 13 п виде усеченного конуса с вид М на фиг. 16.меньшим углом наклона х. относительПревентор содержит металлическийно центральной оси 16 (или параллель- корпус 1, самое нижнее прот ж ние ко-ны ; ей линий) и второй участок 17 торого показано снабженным фланцем 2 н пиде усеченного конуса с бочьшим и сболченным болтами 3 с фланцем Ауглом наклона относительно оси, обсадной трубы или другим оборудова-причем радиально наружу прост- нием устьевой части скважины. Корпус,ранственно отделены от поверхностей который может иметь различные формы,вкладышей 18 и 19. Участки 15 и 17 содержит поршень 5, подвижный в церх- 35пересекаютс  в кольцевой зоне 20, нем направлении в камере 6 при мало-участок 17 расположен ближе к верхней жении давлени  текучей среды на пор-поиерхности уплотнительного элемента шневую плоскость 7 Такое движоние21, мои участок 15. Зона 20 мржет поршн  служит дл  сжати  КОЛЬ-ЦРВОГОбыть иогнутой. уплотнительногоэлемента 8 при нало- 0

жении давлени  от прот женности порш- Аналогично поршень 5 имеет внутневой внутренней кулачковой поверхно- ™ кулачковую поверхность, зацепсти на прот женность наружной поверх- - У кулачковую поверхность

iir.-iуплотнительного элемента. Поршнева 

НОС Т И П-Д к с р а

кулачкова  поверхность имеет измен Уплотнительный э емент имеет ниж-Ю1ц ег.ч уг лы наклона, совпадающие с

нюю часть 9 тела, предназначенную дл углами кулачковой поверхности уплотрадиального направленного внутрь сме-иительного элемента при направленном

щени  поршнем при его аксиальном пере-пверх смещении поршн . Поршень имеет

мещении, и верхнюю часть 10 тела, пред-,,,первый внутрен)шй участок 22 поьерхназначенную дл  аксиального сжати tioeru в виде усеченного конуса со

поршнем во врем  его смещени  так,чтосравнитольно небольшим углом наклона

верхн   часть с усилием взаимодейству-ut относ-.ительно оси 16 в симметричных

ет с прот женностью поверхности пнут-радиальных гшс скост х и зацепл емый

ренней стенки (например, в м(5стах. 11 ie участком 13 поверхности уплотнии 12) корпуса во врем  даижеки  порш-тельного элемента. Поршень также имен .Стенка 12 имеет форму усеченногоет втооой участок 23  кутрснкей поконуса дл  облегчени  внутренней по-верхности в виде усечеииого конуса

дачи эластомера в верхнем местопо.чо-со срэпнительно бол1,;1:им углом накложет быть больше 45 межлу двум 

ма 1 относительно оси 16 и в симметричных радиальных плоскост х и зацепл емый с участком 17 поверхности уилотнительного элемента. Обычно угол

сс может быть меньше 45 , угол / мо-

и разность U углами сС и jb может превышать 15 . Возможны также другие углы. Участки поверхностей 22, 23,

15 и 17 расшир ютс  кверху.

Во врем  движени  поршн  вверх вначале образуетс  нижн   кольцева  ршгуклость 13, внутренн   выпуклость затем постепенно перемещаетс  в верхнем направлении по мере движени  пор- шн  вверх. Уплотнительный злемент при достаточном смещении радиальИо внутрь уплотн етс  вокруг буровой трубы, показанной проход щей аксиально вертикально через превентор. Поскольку закрьгоание уплотнительного элемента происходит снизу вверх, градиент давлени  на трубе наибольший внизу и наименьший вверху пакера, зацепл ющего трубу, что согласуетс  с распростра- пением наибольшего давлени  текучей среды в скважине у нижней стрроны уп- Лотнительного элемента с отсутствием давлени  в скважине сверху пакера.При отсутствии трубы уплотнительный эле- мент 8 полностью перекроет вертикальный канал 24 через превентор, когда элемент существенно сжат поршнем 5. Верхн   часть уплотнительного элемента имеет больший полный радиальный размер R в выдвинутом положении поршн , чем в отведенном назад положении поршн .

При направленном вниз движении поршн  в ответ на приложение на поверхность 25 давлени  текучей среды уплотнительный элемент расшир етс  радиально наружу до открытого положени . Поршнева  кольцева  поверхность 26 может иметь направл ющее скольз - щее зацепление с отверстием 27 крьш1- ки корпуса, Уплотнительный элемент обычно ограничен по вертикали вниз нижней внутренней поверхности 28 крыш

ки корпуса.

Указанные функции еще больше усиливаютс  посредством выполнени  наклонных длин участков 22 и 15 кулачковых поверхностей существенно больше наклонных длин участков 23 и 17 кулачковых поверхностей.

Обща  горизонтальна  кольцева  выступающа  вверх площадь А, попеfO

5

5 20 30 35

29864

речного сечени  поршн  приблизитгль- но равна полной горизонтальной выступающей вниз площади А, поперечного сечени , открытой дл  давлени  текучей среды скважины. Это обеспечивает состо ние сбалансированного дав-- лени  на поршне и пакере до сжати  пакера. При зтом давление текучей среды скважины получает доступ в пространство 29 в нижней части поршн  через отверсти  30 в кольцевом стержне 31.

Уплотнительный элемент 8 содержит металлические вставки 14, обычно отделенные кольцевым промежутком от центральной вертикальной оси 16,причем вставки имеют перегородки 32, которые обычно проход т продольно по. вертикали. Элемент также имеет кольцо 33 из эластомерного материала,проход щее вокруг оси 16 и окружающее перегородки так, что они удерживают эластомерный материал во врем  направленного внутрь сжимающего смещени  пакерного элемента. Обычно резина сцепл етс  с металлическими вставками . Эластомерный материал может состо ть , например, из натуральной или синтетической резины. Радиальна  толщина эластомерного материала в позиции 34 между вертикальными внутренними кромками 18 перегородок и отверстием 35 превентора 36 меньше радиальной толщины материала в позиции 37 между вертикальными наружными кромками 19 перегородок и наружной периферией 38 уплотнительного элемента .

Кроме того,верхние прот женности 39 перегородок 32 имеют внутренние поверхности 40 или кромки, обращенные радиально внутрь в направлении оси 16, которые проход т вниз и наружу под углом U (фиг.6) относительно вертикали дл  оказани  сопротивлени  направленному вверх смещению уплотнительного материала в ответ на направленное внутрь смещение уплотнител  поршнем . Это состо ние с частично закрытым уплотнительмым элементом, но эла- стомерным материалом, выступающим внутрь в позиции выпусклости 13, т.е. на более низком уровне, чем уровни кромок или поверхностей 40. Материал уплотнител , смежный с последним,также может быть прикреплен. Направленное вверх смещение материала давлением в скважине ниже выпуклости П

ограничиваетс  с повышенной эффективностью .

Поверхности 40 перегородки проход т вверх до размещени  вблизи и предпочтительно смежно с наиболее удаленными радиально внутрь поверхност ми 41 верхних пластин 42, выпол- ненньсх. за одно целое с верхними част ми перегородки. Вставки также имеют нижние пластины 43, выполненные за одно целое с нижними част ми по.ре городок. Пластины 42 имеют кольцеобразную форму вокруг оси 16, как и пластины 43. Противоположные стороны 44 пластин 42 выполнены так, чтобы взаимно совпадать или почти совпадать при закрытии у1шотнительного элеме1(та. Однако к каждой такой стороне могут быть прикреплены тонкие полоски 45 эластомерного материала (фиг.9), чтобы они уплотн лись при приближении смежных пластин во взаимно совпадающее состо ние. Противоположные стороны 46 нижних пластин выполнены так, чтобы совпадать друг с другом или почти совпадать во врем  закрыти  превентора, но перед полным закрытием. Стороны 44 сужаютс  внутрь в сторону оси 16, как и стороны 46. Также стороны 44 сужаютс  кверху (фиг.7-1 и), а стороны 46 сужаютс  вниз, причем угол наклона сужени  V к вертикали меньше примерно Ю. Нижние участки сторон 44

наиболее бхшзки друг к другу во аре- 35 рого 17 участков поверхности уплотм  закрыти , тем самым уплотн   со- ответствуюш 1е углублени  47 от пазов 48 и углублени  49 От пазов 50. Сжатие резиновых слоев или полосок 41

(фиг.10) также закрьгаает пазы 48 гер- 40 лени  47 и паза 48 имеет конфигура- метически заделывает углублени  45. цию замочной скважины, также как

каждое углубление 56 и паз 50.

Уплотнйтельные кольца 8 содержат

углублени , отделенные проотранством laoKpyr оси i 6 и проход щие обычно радиально наруж от пересечений с кольцевым отверстием, причем такие углублени  приспособлены дл  сжати  в ответ на направленное внутрь смещение уплотнительного элемента дл  облегчени  закреплени  материала против вь давливани  вверх за верхнюю поверхность 21 уплотнительного элемента , т.е. в зону 51 (фиг.З). В примере углублени  45 образованы в зла- .j прав/1енного внутрь сжати  пакера, стомерном материале так, чтобы высту- тем самым помога  ограничению на- пать из пересечений 52 с отверстием чального образовани  выпуклости до . 35 до пересечений 53 с наружной по- сравнительно низкого уровн  (фиг.4). верхностью уплотнительного элемента. При сравнении полного размера выреУплотнительный элемент может со- (15 держать дополнительные вырезы 57, пространственно отделенные вокруг оси 16 и проход 1цие обычно радиально наружу от пересечений 58 с кольцевым отверстием. Вырезы 57 могут быть расположены на уровне или уровн х , промежуточных с ypoвн  al двух р дов углублений 47 и 56, и приспособлены дл  заполнени  избыточным эластомерным материалом во врем  на

Углублени  4/ имеют многоугольные поперечные сечени  в плоскост х, нормальных к их обычно радиальному прот жению (фиг.9). Такие многоугольники могут обычно иметь ромбовидную форму с расход щимис  вниз стенками 54 и 55 углублений. Во врем  направленного внутрь смещени  уплотнител  стенки 54 и 55 смещаютс  вверх потоком избыточного 3J acToMepHoro материала до разрушени  углублений (фиг.10). Пазы 48, сообщающие между собой верхние части углублений и верхнюю поверхность уплотнител  также разрушаютс , герметически заделыва  углублени  дл  предотвращени  направленного вверх выдавливани  материала из углублений, и тем самым дальнейший поток материала направл етс  радиально внутрь дл  герметической заделки на буровой трубе на обычном уровне углублений и во врем  окончательного закрыти  пакера. Горловины углублений 47 (фиг.З) увели- чикаютс  дл  облегчени  потока резины.

Лналог ично нижние углублени  56 разрушаютс  вниз в направлении плзов 50 при течении резины в такие углублени  56 во врем  направленного внутрь сжати  уплотнител .

Р д углублений 47 отделен в осевом направлении от р да пазов 48 и также пространственно отделен в осевом направлении от первого 15 и вто

нительного элемента, выполненных в виде усеченного конуса, но ближе к участку 17 поверхности, чем к участку 15. Кажда  комбинаци  углубправ/1енного внутрь сжати  пакера, тем самым помога  ограничению на- чального образовани  выпуклости до . сравнительно низкого уровн  (фиг.4). При сравнении полного размера выреУплотнительный элемент может со- держать дополнительные вырезы 57, пространственно отделенные вокруг оси 16 и проход 1цие обычно радиально наружу от пересечений 58 с кольцевым отверстием. Вырезы 57 могут быть расположены на уровне или уровн х , промежуточных с ypoвн  al двух р дов углублений 47 и 56, и приспособлены дл  заполнени  избыточным эластомерным материалом во врем  на71322

чд 7 (фиг. 5) с его уменьшенным размерим 58 (.) видно,что количеет- во нырезс в 57 может быть равно коли- чегтну у1 лублений А5 и они могут иметь обычно кольцевое поперечное сечеиио в плоскост х, нормальных к направлению их радиальных длин.

Вкладыши 1А могут иметь перегородки с вертикальными внутренними сторо

нами или кромками везде между верхнейfO туром поршн  и контуром нижней сторо- 42 и нижней 43 пластинами. Верхние ны головки,Поскольку задн   часть пластины 42 имеют направленные ради- (наружна  сторона) элемента всегда ально внутрь удлинени  59, которые на- удерживаетс  и всегда находитс  в  исают над перегородками в направле- сжатом состо нии, то предотвращаютс  НИИ радиально внутрь. Кольца 33 эла- 15 обрывы резины. Относительное разме- сгпмррпого материала выступают в.позиции 60 внутрь от внутренних сторон перегородок и вверх в направлении нависающих удлинений верхних пластин так, чтобы расшир тьс  в позиции 61 20 шей радиально внутрь относительно ре- обычно в направлении пересечений внут- зины до достижени  предопределенного ренних сторон 40 перегородок и нижних сторон верхней пластины, В результате направленное вверх выдавливание эла- стомерного материала в зону отверсти  25 пластинами вкладьппей и трубой,котора  предотвращаетс  благодар  удерживанию предназначена дл  уплотнени  этого материала ниже нависающих удлинений верхней пластины с помощью потока избыточного материала в разрушающиес  углублени ,30

щение вставок в отношении поперечного сечени  уплотнительного элемента и кулачковых поверхностей поршн  обеспечивают быстрое перемещение вкладызапирающего диаметра. Этот запирающий диаметр  вл етс  минимальным дл  минимизации зазора вьщавливани  между

Claims (3)

1. Формула изобретений

   1, Превентор, содержащий корпус, в котором размещены кольцевой поршень , внутренн   поверхность которого имеет форму усеченного конуса,изготовленный из эластомера кольцевой

   1, Превентор, содержащий корпус, в котором размещены кольцевой поршень , внутренн   поверхность которого имеет форму усеченного конуса,изготовленный из эластомера кольцевой

   Вкратце высокий конусообразный поршень обеспечивает устойчивый и несложный механизм дл  обеспечени  различных механических перемещений дл  раз-,r уплотнительный элемент, имеющий верх- личного сжати  закладочного элемен- нюю часть и нижнюю, выполненную с кота . При приложении гидравлического нической поверхностью, расположенной давлени  к закрывающей камере пре- внутри конической поверхности поршн , вснтора поршень смещаетс  вертикаль- и размещенные в верхней и нижней ча- но, в результате чего сжимаетс  рези- Q ст х вырезы, оканчивающиес  на наруж- новый резервуар у нижнего или наружно- ной поверхности уплотнительного эле- го участка закладочного элемента,При мента, установленные в вырезах уплотнительного элемента вокруг оси пространственно отделенные металличе- 45 ские вкладыши, каждый из которых выполнен из верхней пластины и нижней, соединенных перегородками, проход продольном сжатии резины у задней части элемента вставки привод тс  в радиальном направлении посредством сжати  резины в направлении центра до тех пор, пока верхние и нижние пластины вкладышей не сойдутс  вместе, причем в этом положении вкладьши застираютс  и прекращают дальнейшее продвижение радиально внутрь. Радиальное внутреннее смещение вкладьппей и нижнего резиного резервуара способствует переднему или внутреннему сМе- торого относительно вертикальной оси

   щению резинового резервуара внутрь, Закрывающее перемещение вкладьлией действует так, чтобы смещать резину между вкладышами радиально внутрь дн  питани  переднего (внутреннего)

   8

   JieaepDyapa резины. После запирани  вкладышей меньший конус на поршне действует на нижний (наружный) резервуар уплонительного элемента дл  подачи резины между вкладышами к передней или внутренней стороне элемента .

   Резина у задней части элемента удерживаетс  все врем  верхним контуром поршн  и контуром нижней сторо- ны головки,Поскольку задн   часть (наружна  сторона) элемента всегда удерживаетс  и всегда находитс  в сжатом состо нии, то предотвращаютс  обрывы резины. Относительное разме- шей радиально внутрь относительно ре- зины до достижени  предопределенного пластинами вкладьппей и трубой,котора  предназначена дл  уплотнени 

   щение вставок в отношении поперечного сечени  уплотнительного элемента и кулачковых поверхностей поршн  обеспечивают быстрое перемещение вкладытуром поршн  и контуром нижней сторо- ны головки,Поскольку задн   часть (наружна  сторона) элемента всегда удерживаетс  и всегда находитс  в сжатом состо нии, то предотвращаютс  обрывы резины. Относительное разме- шей радиально внутрь относительно ре- зины до достижени  предопределенного пластинами вкладьппей и трубой,котора  предназначена дл  уплотнени 

   запирающего диаметра. Этот запирающий диаметр  вл етс  минимальным дл  минимизации зазора вьщавливани  между

   туром поршн  и контуром нижней сторо- ны головки,Поскольку задн   часть (наружна  сторона) элемента всегда удерживаетс  и всегда находитс  в сжатом состо нии, то предотвращаютс  обрывы резины. Относительное разме- шей радиально внутрь относительно ре- зины до достижени  предопределенного пластинами вкладьппей и трубой,котора  предназначена дл  уплотнени 

   Формула изобретений

   туром поршн  и контуром нижней сторо- ны головки,Поскольку задн   часть (наружна  сторона) элемента всегда удерживаетс  и всегда находитс  в сжатом состо нии, то предотвращаютс  обрывы резины. Относительное разме- шей радиально внутрь относительно ре- зины до достижени  предопределенного пластинами вкладьппей и трубой,котора  предназначена дл  уплотнени 

   1, Превентор, содержащий корпус, в котором размещены кольцевой поршень , внутренн   поверхность которого имеет форму усеченного конуса,изготовленный из эластомера кольцевой

   уплотнительный элемент, имеющий верх- нюю часть и нижнюю, выполненную с конической поверхностью, расположенной внутри конической поверхности поршн , и размещенные в верхней и нижней ча- ст х вырезы, оканчивающиес  на наруж- ной поверхности уплотнительного эле- мента, установленные в вырезах уплотнительного элемента вокруг оси пространственно отделенные металличе- ские вкладыши, каждый из которых выполнен из верхней пластины и нижней, соединенных перегородками, проход щими вдоль оси превентора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности работы уплотнительного элемента, в верхней части внутренней поверхности кольцевого поршн  .выполнен скос,угол наклона ко55 превентора больше угла наклона относительно этой оси конического участка поршн , а на внутренней поверхности уплотнительного элемента выполнены дополнительные вырезы.
2. 2.Преве.чтор no п.1, о чающийс  тем, что полнены многоугольньми.
3. 3.Преаентор по п.1, о чающийс  тем, что ют ромбическую форму.

   . Превентор по п.1, очающийс  тем, что 86IQ

   лижчь с б|.1корыо стороны нижней пластины мкчап.ыша имеют клпраьленные вниз скогы.

   v, Прсиентор по п. I, о т л и - чаю ц и и с   тем, что угол наклона скоса верхней части поршн  относительно нертикальной оси превентора больше 4:) , а угол иакпона конического :- ча1.:тка поршн  - меньше 45 .

   28

   21

   в

   ;.

   10

   12

   26 21

   Фи.5

   ВП

   Фи2.6

   чг

   чг

   Ьи дГ

   Фиг. 12

   п

   Фиг. и

   Фиг.П К

   Вид

   42

   32 ,3

   W „ Фиг.6

   Составитель И.Кепке Редактор А.Коэориэ Техред М.Моргентал Корректор А.Т ско

   Заказ Тираж 532Подписное

   ВНИИЛИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретении и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб,, д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4