Универсальный вращающийся превентор
Заявляемая полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для герметизации устья скважины.
Задачей изобретения является повышение надежности работы заявляемого устройства и обеспечение надежной герметизации устья скважины при максимально допустимом давлении и максимальной скорости вращения инструмента.
Универсальный вращающийся превентор состоит из верхнего и нижнего корпусов, выполненных с полостью и центральным отверстием. Верхний корпус уплотнен эластичным кольцом. В нижнем корпусе, выполненном с каналами для связи с источником давления, установлен поршень, взаимодействующий с армированным уплотнительным элементом и контактирующий с проставкой, причем между проставкой и нижним корпусом размещен подшипник и в полости между верхним и внутренним корпусом установлен упорный подшипник.
Новым в устройстве является то, что оно снабжено гильзой, установленной между нижним корпусом и поршнем, причем гильза и поршень имеют проточки, в которых размещен радиально-упорный подшипник, при этом между проставкой и нижним корпусом также установлен радиально - упорный подшипник, а в нижнем корпусе и гильзе выполнены кольцевые канавки для установки уплотнений.
Полезная модель относится к газонефтедобывающей промышленности и предназначена для герметизации устья скважины.
Известен превентор, применяемый для герметизации устья скважины, включающий корпус с полостью и центральным отверстием, гильзу, установленную в крышке-патроне с возможностью вращения, и подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, уплотнительный элемент из эластичного материала / Композит-каталог нефтегазового оборудования и ycnyr.Gulf Publishing Companu, Houston, Texas, USA. Перевод " Топливо и энергетика". 1993-93 г. Том 3, часть II, стр. 2361-2366. Williams-устьевое оборудование скважины вращающегося типа /.
Однако, известное устройство не обеспечивает герметизацию устья скважины при вращении квадратной рабочей трубы и несоостности устья скважины и самого устройства.
Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является универсальный вращающийся превентор, включающий выполненные с полостью и центральным отверстием верхний и нижний корпусы, причем в полости верхнего корпуса размещен зафиксированный от осевого перемещения внутренний корпус, а в нижнем корпусе, выполненном с каналами для связи с источником давления, установлен поршень, взаимодействующий с армированным уплотнительным элементом и контактирующий с проставкой, причем между проставкой и нижним корпусом размещен подшипник и в полости между верхним и внутренним корпусом установлен упорный подшипник.(Патент США №5588491, кл 166-383, 1996 г.).
Однако это устройство не надежно в работе, так как перегревается из-за перегрузки подшипников. Кроме того известный превентор не позволяет
надежно герметизировать устье скважины при максимальных оборотах с полной нагрузкой.
Задачей изобретения является повышение надежности работы заявляемого устройства и обеспечение надежной герметизации устья скважины при максимально допустимом давлении и максимальной скорости вращения.
Поставленная задача достигается за счет того, что универсальный вращающийся превентор, включающий выполненные с полостью и центральным отверстием верхний и нижний корпусы, где в полости верхнего корпуса размещен зафиксированный от осевого перемещения внутренний корпус, а в нижнем корпусе, выполненном с каналами для связи с источником давления, установлен поршень, взаимодействующий с армированным уплотнительным элементом и контактирующий с проставкой, причем между проставкой и нижним корпусом размещен подшипник и в полости между верхним и внутренним корпусом установлен упорный подшипник, снабжен гильзой, установленной между нижним корпусом и поршнем, причем в проточках, выполненных в гильзе и поршне, а также между проставкой и нижним корпусом установлены радиально упорные подшипники, при этом в нижнем корпусе и гильзе выполнены кольцевые канавки для установки уплотнений.
Заявляемое устройство изображено на фиг.1. Превентор вращающийся универсальный включает нижний корпус 1 с полостью и центральным отверстием, верхний корпус 2 с центральным отверстием и полостью, уплотненный относительно нижнего корпуса 1 эластичным кольцом 3, сферический уплотнительный элемент 4 из эластичного материала, армированный жесткими металлическими вставками 5, внутренний корпус 6 со сферической полостью для размещения уплотнительного элемента 4. В верхнем корпусе 2 установлен с возможностью вращения и уплотненный относительно его манжетами 7 упорный подшипник 8, предназначенный для передачи усилия от внутреннего корпуса 6 к верхнему корпусу 2. Поршень 9 имеет поверхность
для размещения уплотнительного элемента 4, уплотнен относительно нижнего корпуса 1 манжетами 10. Превентор имеет рабочую камеру 11 и возвратную камеру 12. В нижнем корпусе 1 выполнены гидравлические каналы 13 и 14 для связи камер 11 и 12 с источником гидравлического давления / на фиг. не показан./. Гильза 15 установлена в нижнем корпусе 1 и уплотнена относительно поршня 9 манжетами 16 и относительно нижнего корпуса 1 манжетами 17. Фиксатор 18 установлен в верхнем корпусе 2 для фиксации внутреннего корпуса 6 от осевого перемещения. Между поршнем 9 и гильзой установлен радиально-упорный подшипник 19-Проставка 20 размещена между внутренним корпусом 6 и поршнем 9 и уплотнена относительно внутреннего корпуса 6 эластичным кольцом 21, а относительно поршня 9 манжетами 22. Между нижним корпусом 1 и проставкой 20 размещен радиально-упорный подшипник 23. Превентор имеет крепежные элементы (шпильки с гайками) 24 и устройство парообогрева 25.
Заявляемый универсальный вращающийся Превентор работает следующим образом.
При необходимости герметизации устья скважины с возможностью вращения и подачи инструмента гидравлическое давление от источника давления (насос с гидроаккумулятором) подается в канал 13 и поступает в рабочую камеру 11. При этом поршень 9 под действием давления в рабочей камере 11 движется вверх, сжимая уплотнительный элемент 4, которой вследствие сужающейся формы полости внутреннего корпуса 6 выдвигается в центральное отверстие верхнего корпуса 2, плотно охватывая и уплотняя инструмент любого сечения, находящийся там (на чертеже не показан ), или полностью перекрывая сечение устья в случае отсутствия инструмента. Осевое усилие от воздействия поршня 9 и устьевого давления в скважине на уплотнительный элемент 4 и инструмент передается через внутренний корпус 6 на упорный подшипник 8 и затем на верхний корпус 2. Металлические вставки 5 по сферической поверхности внутреннего корпуса 6 выдвигаются вверх и внутрь, выбирая зазоры между ними и образуя
единую опору для эластичного материала, например, резины составляющего основу уплотнительного элемента 4. При этом уплотнение инструмента, например бурильных труб осуществляется узким пояском верхней внутренней кромки уплотнительного элемента, что существенно снижает трение при протаскивании и повышает износостойкость уплотнительного элемента..
Радиальное усилие, возникающее от несоосности инструмента, воспринимается уплотнительным элементом 4 и радиально-упорным подшипником 23 и поэтому не вызывает перекоса или неравномерного нагружения упорного подшипника 8.
Для разгерметизации устья скважины давление жидкости от источника гидравлического давления снимаетя с канала 13 и подается в канал 14 и далее в возвратную камеру 12. Поршень 9 опускается, освобождая уплотнительный элемент 4 и зажатый им инструмент.
Преимуществом заявляемого превентора по сравнению с известным является его продолжительная работа при максимальных оборотах с полной нагрузкой. Его применение исключает необходимость использования верхнего вращателя (силового вертлюга) при бурении на депрессии горизонтальных, разветвление-горизонтальных скважин и других работах с герметичным устьем.
Универсальный вращающийся превентор, включающий выполненные с полостью и центральным отверстием верхний и нижний корпусы, причем в полости верхнего корпуса размещен зафиксированный от осевого перемещения внутренний корпус, а в нижнем корпусе, выполненном с каналами для связи с источником давления, установлен поршень, взаимодействующий с армированным уплотнительным элементом и контактирующий с проставкой, причем между проставкой и нижним корпусом размещен подшипник и в полости между верхним и внутренним корпусом установлен упорный подшипник, отличающийся тем, что он снабжен гильзой, установленной между нижним корпусом и поршнем, причем в проточках, выполненных в гильзе и поршне, а также между проставкой и нижним корпусом установлены радиально-упорные подшипники, при этом в нижнем корпусе и гильзе выполнены кольцевые канавки для установки уплотнений.
