Модернизация оборудования для герметизации устья скважины

 

Таблица 3.3 – Основные характеристики талевого блока УТБА–6–320

 

Грузоподъемность m	320
Число канатных шкивов	6
Диаметр по дну желоба, мм	1285
Наружний диаметр, мм	1400
Профиль канавок обработан под  канат диаметром, мм	35
Расположение блоков	Соосное
Диаметр оси блоков, мм	260
Число осей для установки блоков	2
Номер подшипника опоры блока	7097152М
Размеры подшипника	260∙400∙186
Высота, мм	2535
Ширина по оси блоков, мм	1418
Ширина, мм	1440
Масса, m	9,6

3. Патентно-информационный обзор

 

3.1. Заявка на изобретение №: 2214499 «Противовыбросовый плашечный превентор»

 

Рисунок 3.1. Противовыбросовый плашечный превентор

1 – корпус, 2 – крышки, 3 – привод, 4 – вертикальный канал, 13 – канал, 14 – плашки, 15 – уплотнительный элемент, 22 – рабочая часть сменного элемента, 23 – осевой канал

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей  промышленности, а именно к устройствам  для герметизации устья скважин. Противовыбросовый плашечный превентор включает корпус со стволовым вертикальным каналом и плашечным каналом круглого сечения с уплотнительными элементами, с двух сторон от которых предусмотрены крышки и приводы. Имеется полый сменный элемент превентора в виде открытой цилиндрической вставки со сквозными отверстиями в боковой цилиндрической поверхности. Полый сменный элемент установлен в расточке плашечного канала сквозными отверстиями соосно со стволовым каналом. На наружной боковой цилиндрической поверхности сменного элемента вдоль его направляющих с двух сторон от стволового вертикального канала предусмотрены гнезда под уплотнительные элементы. Внутренняя поверхность цилиндрической вставки контактирует с плашками. Во втором варианте выполнение противовыбросного плашечного превентора отличается от первого тем, что канал под плашки имеет прямоугольное сечение с уплотнительными элементами. С двух сторон от плашек предусмотрены крышки и приводы. Противовыбросный плашечный превентор содержит сменный элемент в виде полого открытого седла с уплотнительным элементом. Цилиндрическая часть сменного элемента расположена в предусмотренном в стволовом вертикальном канале гнезде и служит для фиксации сменного элемента. Плоскоовальная часть с отверстием, соосным с цилиндрической частью, расположена в предусмотренной в плашечном канале расточке с внутренней рабочей полостью плоскоовальной формы в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси стволового канала, и служит для контакта с плашками. Цилиндрическая часть сменного элемента фиксируется стопорными винтами с коническими окончаниями, контактирующими с коническими заточками, выполненными в гнезде стволового вертикального канала превентора. Вершины конических окончаний и конических заточек располагаются на разных уровнях, что обеспечивает возможность поджатия наружной плоскоовальной части сменного элемента к внутренней плоскости расточки плашечного канала. Уплотнительный элемент расположен в гнезде, выполненном на наружной боковой поверхности цилиндрической части сменного элемента. Техническим результатом является увеличение продолжительности жизненного цикла превентора и осуществление ремонта поврежденных поверхностей превентора, контактирующих с уплотнителями плашек, без демонтажа превентора из устья скважины.

 

2. Заявка на изобретение №: 2411345 «Плашечный превентор»

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей  промышленности и может быть использовано для перекрытия устья нефтяной или  газовой скважины во время бурения, преимущественно на море. Плашечный превентор содержит корпус с крышками, в каждой из которых закреплены по два штока, с проходным каналом и полостями, в которых с герметизирующими элементами установлены плашки, с размещенными на них парой ножей, а ножи, установленные в корпусе, выполнены в виде кольца. Верхние ножи обеих плашек смещены в сторону от оси проходного канала корпуса на расстояние, равное половине наружного диаметра уплотняемых труб. Плашечный превентор снабжен механизмами фиксации плашек, каждый из которых состоит из вал-шестерни, расположенной в крышке корпуса с возможностью поворота вокруг своей оси, двух стопоров, на внутренней поверхности каждого из которых выполнена резьба, взаимодействующая с резьбой, выполненной на наружной поверхности каждого из штоков гидропривода, соединенных зубчатым соединением с вал-шестерней, двух полувтулок и эластичного элемента, выполненного в виде кольца, расположенных на каждом из штоков. Таким образом, плашечный превентор позволяет выполнять все три вида операций по герметизации устья скважины, а также благодаря использованной системе штоков и гидроцилиндра уменьшить требуемое рабочее давление в системе гидропривода для среза бурильного инструмента.

 

 

 

Рисунок 3.2. Плашечный превентор

1 – корпус, 2 – проходной канал, 3 – бурильный инструмент, 4, 5 – крышки, 6, 7 – полости, 8 – ножки, 9, 10 – крышки, 11, 12 – плашки, 13 – поперечный герметизирующий элемент, 14 – продольный герметизирующий элемент, 15, 16 – поршни, 17, 18 – полости, 19, 20 – полости, 21 – уплотнение, 22 – шток, 23 – шток, 24 – уплотнение, 25 – шток, 26 – шток, 27 – полость центрального канала, 28 – радиальный канал, 29, 31, 33 – центральный канал, 30, 32, 34 – радиальный канал, 35 – верхний нож, 36 – нижний нож, 37 – вал шестерни, 38 – втулка, 39 – стопоры, 40 – полувтулки, 41 – эластичный элемент, 42 – уплотнение, 43 – крышка, 44 – стопорное кольцо

 

 

 

3. Заявка на изобретение №: 2196874 «Плашечный превентор»

Рисунок 3.3. Плашечный превентор

1, 11, 24 – корпус, 2, 3 – подвижные плашки, 4, 12, 25 – уплотненные элементы, 5 – подвижный шибер, 6 – паз, 7, 14, 20, 27 – упор, 8 – уплотнительное кольцо, 9 – вал, 10 – шестигранный торец, 13, 26 – шток, 15 – приводная втулка, 16, 29 – квадратный торец, 17, 30 – защитный колпак, 18, 28 – ведомая звездочка, 19, 26 – шток, 21, 31 – цепь, 22, 32 – промежуточная звездочка, 23,33 – шестигранное отверстие

 

Изобретение относится к оборудованию, применяемому при подземном ремонте  нефтяных и газовых скважин, и  используется для герметизации устья  при возникновении аварийной  ситуации на скважине, а также при  длительном перерыве в работе. Плашечный превентор содержит корпус с осевым каналом, плашки с приводом и уплотнительными элементами для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе. Под плашками в корпусе установлена подвижная шиберная пластина с приводом для перекрытия отверстия, оставшегося между уплотнительными элементами сдвинутых плашек при отсутствии труб в скважине. Шиберная пластина размещена в направляющих пазах одной из плашек, при этом другая плашка снабжена упором для фиксации шиберной пластины в положении «закрыто». Технической задачей, решаемой изобретением, является создание сдвоенного плашечного превентора с механизмом синхронного привода плашек от одного штурвала управления. Облегчается эксплуатация превентора и снижаются затраты, связанные с его приобретением, эксплуатацией и техническим обслуживанием.

 

 

4. Заявка на изобретение №: 2241113 «Превентор»

 

Рисунок 3.4. Превентор

1 – корпус, 2 – осевой канал, 3 – плашки, 4 – привода, 5 – подвижная шиберная пластина

 

Изобретение относится к типу так называемых «плашечно-шиберных» превенторов, применяемых при подземном ремонте нефтяных и газовых скважин, и используется для герметизации устья при возникновении аварийной ситуации на скважине, а также при длительном перерыве в работе. Превентор содержит корпус с осевым каналом. В корпусе установлены плашки с приводом и уплотнительными элементами для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе, и подвижная шиберная пластина с приводом, установленная в корпусе для перекрытия осевого канала при отсутствии труб в скважине. Шиберная пластина установлена в корпусе отдельно от плашек, выполнена с возможностью перпендикулярного перемещения относительно направления перемещения плашек и имеет форму плоского клина, наклонные грани которого находятся в силовом контакте с ответными наклонными гранями корпуса превентора в положении «закрыто». Привод шиберной пластины выполнен в виде двухступенчатого винта, жестко зафиксированного от поступательного движения вдоль оси вращения. Одна ступень винта находится в зацеплении с шиберной пластиной. Другая ступень находится в зацеплении с индикаторной втулкой, зафиксированной от вращения съемным шипом, расположенным в неподвижном пазу корпуса привода шиберной пластины. Винтовые поверхности двухступенчатого винта имеют одинаковое направление навивки. Техническим результатом является обеспечение более высокого уровня надежности работы превентора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Техническое предложение

 

Технической задачей, решаемой изобретением (Патент РФ №: 2241113 С1, МПК Е21В 33/06, опубликован в 2004 году), является создание превентора с подвижной шиберной пластиной, кинематически не связанной с плашками и имеющей форму плоского клина, наклонные грани которого могут быть приведены принудительно к силовому контакту с ответными поверхностями корпуса превентора при помощи двухступенчатого винта с минимальными линейными габаритами.

Поставленная задача решается тем, что превентор, содержащий корпус с осевым каналом, плашки с приводом и уплотнительными элементами для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе, и подвижную шиберную пластину с приводом, установленную в корпусе для перекрытия осевого канала при отсутствии труб в скважине, выполнен с таким расчетом, что шиберная пластина установлена в корпусе отдельно от плашек, выполнена с возможностью перпендикулярного перемещения относительно направления перемещения плашек и имеет форму плоского клина, наклонные грани которого находятся в силовом контакте с ответными наклонными гранями корпуса превентора в положении “закрыто”, при этом привод шиберной пластины выполнен в виде двухступенчатого винта, жестко зафиксированного от поступательного движения вдоль оси вращения, одна ступень которого находится в зацеплении с шиберной пластиной, другая ступень находится в зацеплении с индикаторной втулкой, зафиксированной от вращения съемным шипом, расположенным в неподвижном пазу корпуса привода шиберной пластины, а винтовые поверхности двухступенчатого винта имеют одинаковое направление навивки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет оборудования

 

Расчёт  плашки превентора

Вкладыши  плашечного превентора воспринимают определенные нагрузки в зависимости от направления усилия: в одних случаях на изгиб наружу, в других на изгиб вовнутрь от веса бурильной колонны.

Рассчитываем  вкладыш плашки по изгибающим моментам и напряжениям. Нагрузка на поверхность  полукруглой плиты распределяется равномерно. Схема к расчету плашек представлена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 - Расчет плашек

a - высота плиты; S - толщина плиты

 

Изгибающее  напряжение σ, МПа

 

                                                  (5.1)

 

где β - коэффициент, β = 0,1383;

Р - давление в превенторе, Р = 35 МПа;

а - высота плиты, а = 0,4 м; S - толщина плиты, S = 0,022 м

 

.

Условие прочности  при = 160 МПа для углеродистой стали, выполняется, следовательно, вкладыши плашки по изгибающим напряжениям достаточно прочны и отвечают необходимым условиям.

6. Заключение

 

Превентор, содержащий корпус с осевым каналом, плашки с приводом и уплотнительными элементами для герметизации труб, спускаемых в скважину через осевой канал в корпусе, и подвижную шиберную пластину с приводом, установленную в корпусе для перекрытия осевого канала при отсутствии труб в скважине, отличающийся тем, что шиберная пластина установлена в корпусе отдельно от плашек, выполнена с возможностью перпендикулярного перемещения относительно направления перемещения плашек и имеет форму плоского клина, наклонные грани которого находятся в силовом контакте с ответными наклонными гранями корпуса превентора в положении “закрыто”, при этом привод шиберной пластины выполнен в виде двухступенчатого винта, жестко зафиксированного от поступательного движения вдоль оси вращения, одна ступень которого находится в зацеплении с шиберной пластиной, другая ступень находится в зацеплении с индикаторной втулкой, зафиксированной от вращения съемным шипом, расположенным в неподвижном пазу корпуса привода шиберной пластины, а винтовые поверхности двухступенчатого винта имеют одинаковое направление навивки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Список использованной литературы

 

1. Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела. Учебник для ВУЗов. Издание второе, дополненное и исправленное: — Уфа.: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2002 - 544 с.

2. Элияшевский И.В. Технология добычи нефти и газа.- М.: Недра, 1976.- 256 с.

3. Бобрицкий И.В., Юфин В.А. Основы нефтяной и газовой промышленности.- М.: Недра, 1988.- 200 с.

4. Калинин А.Г., Левицкий А.З., Никитин Б.А. Технология бурения разведочных скважин на нефть и газ.- М.: Недра, 1998.- 440 с.

5. Гужов С.С.  Как ищут и добывают нефть и газ.- М: Недра, 1973-144с.