Устройство для управления внутрискважинным запорным элементом

Устройство для управления внутрискважинным запорным элементом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

и. ", пщ 659728

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сони Советсннх

Социалнстическнх

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ б уф (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.04.76 (21) 2345240/22-03 (51)М К, е

E 21В 43/00 с присоединением заявок М 2459939/22-03, 2469425/22-03, 2472178/22-03 (23) Приоритет

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.04.79. Бюллетень М 16 (45) Дата опубликования описания 30.04.79 (53) УДК 622.276.51 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения Ф. Г. Аржанов, А. Е. Кавказов, P И. Кузоваткин и А. И. Ценципер (71) Заявитель Нефтегазодобывающее управление «Нижневартовскнефть» имени В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

ВНУТРИСКВАЖИННЫМ ЗАПОРНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ

Изобретение относится к области техники добычи нефти и газа, в частности к внутрискважинным предохранительным устройствам, управляемым с поверхности и обеспечивающим защиту фонтанирующих нефтяных и газовых скважин от выбросов и открытых фонтанов.

Известно устройство для управления внутрискважинным запорным элементом, которое приводится в действие с поверхности гидравлически и содержит подземный и наземный блоки управления (1);

Недостатком указанного устройства является низкая надежность его работы изза необходимости поддержания определенного постоянного давления в камере исполнительного механизма в течение всего периода нормальной работы скважины. Кроме того, наземный блок управления такого устройства очень дорого стоит и сложен в изготовлении.

Известно и другое устройство для управления внутрискважинным запорным элементом, содержащее гибкую механическую связь, связанную одним концом с подземным блоком управления, а другим — с наземным блоком управления, включающим корпус и втулку (2).

Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком указанного устройства является низкая надежность его работы из-за необходимости применения значительных усилий в механической связи для открытия запорного элемента, а также невозможности обеспечения принудительного срабатывания у стройства без разрушения фонтанной арматуры.

Целью изобретения является повышение

10 надежности работы устройства за счет уменьшения усилия при открытии запорного элемента и обеспечения принудительного срабатывания его.

Это достигается тем, что подземный блок

15 управления снабжсн связанным с запорным элементом валом, на котором установлен подпружиненныи ролик-сектор с возможностью ограниченного поворота, причем втулка наземного блока управления снабжена

20 фиксаторами, а корпус выполнен с пазами с возможностью размещения в нпх фиксаторов, На фиг. 1 изображена компановочная схема устройства для управления внутри25 скважинным запорным элементом; на фиг. 2 — наземный блок управления при огкрытом положении запорного элемента, родол=ный разрез; на фиг. 3 — подземный блок управления; на фиг. 4 — вид по стрел30 ке А на фиг. 3.

Устройство для управления внутрисква

659728 жинным запорным элементом содержит наземный блок 1 управления, установленный на нижнем фланце стволовой катушки

2 фонтанной арматуры. Наземный блок управления постоянно связан посредством гибкой механической связи 3 с подземным блоком управления, который спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах . В скважине установлена эксплуатационная колонна труб 6 и пакер 7.

Наземный блок управления содержит корпус 8, выполненный с пазами 9 с возможностью перемещения по ним фиксаторов 10, установленных на втулке 11. Во втулке 11 размещен узел зачаливания верхнего конца гибкой механической связи

3, выполненный в виде ролика 12, уста IQI3ленного на седле 13. Седло 13 подпружинено пружиной 14, предназначенной компенсировать изменения длины гибкой механической связи 3 от температурного воздействия. Сверху втулка закрывается кр ы ш кой 15.

На корпусе 8 размещена гайка 16, предназначенная для подъема фиксаторов 10.

Грундбукса 17 и уплотнительные манжеты

18 предназначены для уплотнения гибкой механической связи 3. Для регулирования сальникового уплотнения в корпусе 8 выполнены сквозные окна 19.

На гибкой механической связи 3 установлена легкоплавкая вставка 20, предназначенная для автоматического закрытия клапана в случае пожара на устье скважин.

Подземный блок 4 управления содержит корпус 21, на котором установлены фонари верхний 22 и нижний 23. Упоры верхний 24 и нижний 25 предназначены для ограничения поворота ролика-сектора 26, на котором размещен узел зачаливания нижнего конца гибкой механической связи 5.

Ролик-сектор 26 установлен на валу 27.

Шпонка 28 предназначена для передачи крутящего момента валу 27. На роликесекторс 26 установлена пружина 29, один конец которой размещен в радиальных прорезях, выполненных на валу 27 и ступице ролика-сектора 26, а другой — в проточке верхнего упора 24. Корпус 21 связан с ниппель-седлом 30, причем в корпусе 21 установлено седло 31. Между седлом 31 и ниппель-седлом 30 установлен запорный элемен 32 с зазором. Ниппель-седло 30 в зоне сопряжения с запорным элементом 32 имеет прорези 33 со стороны устья скважины.

Вращающиеся детали закрыты кожухом 34.

Устройство работает следующим образом.

В наземном блоке 1 управления производят натяжение гибкой механической связи 3 путем перемещения фиксаторов 10 с втулкой ll вверх до выведения их из про5

4 резей 9 корпуса 8. Фиксацию натяжения осуществляют поворотом фиксаторов 10 до упора их на верхнем торце корпуса 8, Положение натянутой связи остается постоянным на все время открытого положения запорного элемента 32. Для компенсации удлинения (укорачивания) гибкой механической связи 3 от температурного воздействия служит пру>кина 14.

При натяжении гибкой механической связи 3 создается крутящий момент на ролике-секторе 26, он поворачивается на 90 до упора 24. Одновременно с поворотом ролика-сектора 26 поворачиваются на тот же угол вал 27 и запорный элемент 32.

llри этом происходит закручивание пружины 29, которая постоянно стремится повернуть ролик-сектор 26 до нижнего упора 25.

Для экстрснного закрытия скважины поворачивают втулку 11 с фиксаторами 10 до совмещения их с прорезями 9 корпуса 8.

Натяжение гибкой механической связи при этом резко снимается, и пружина 29 поворачивает на 90 ролик-сектор 26 до упора

25, вал 27, запорный элемент 32 в закрытое положение.

В закрытом положении продольная ось кулачкового соединения запорного элемента 32 и вала 27 параллельна оси затвора.

Это позволяет запорному элементу 32 под действием давления среды скважины, свободно скользя продольной прорезью по соответствующему кулачковому выступу вала 27, плотно прилечь к седлу 31. При этом компенсируются все допустимые технологические погрешности изготовления сопряженных деталей.

В случае возникновения пожара в зоне устья скважины легкоплавкая вставка 20 расплавляется, благодаря чему происходит снятие натяжения гибкой механической связи.

Для открытия запорного элемента 32 в наземном блоке 1 управления производят вращение гайки 16, которая своим верхним торцом поднимает фиксаторы 10 с втулкой

11 вверх по прорезям 9 корпуса 8. При этом создается необходимое натяжение гибкой механической связи 3 для поворота запорного элемента 32 в открытое положение.

l lоворот запорного элемента 32 с помощью гайки 16 происходит до тех пор, пока не выравняется давление среды над и под запорным элементом 32, после чего усилие, прижимающее запорный элемент 32 к седл> 31, исчезнет, и дальнейший подъем втулки 11 с фиксаторами 10 и их фиксация на торце корпуса 8 может производиться вручную.

Г1ри аварийной ситуации на устье сква>кины, с целью подъема насосно-компрессорных труб, производится глушение скважины. При глушении запорный элемент 32 под действием давления жидкости, нагнетаемой с устья скважины в трубы, скользя

659728 у иг.1

Фиг. 2

5 йо кулачковому выступу вала 27, сядет на ниппель-седло 30, при этом жидкость пройдет по кольцевому зазору между запорным элементом 32 и внутренним диаметром корпуса 21 и дальше через прорези 33. 5

Таким образом, прорези в ниппель-седле

30 и зазор, с которым шар помещен между седлом 31 и ниппель-седлом 30, позволяют провести глушение скважины.

Наличие ролика-сектора 26 позволяет 10 увеличить плечо крутящего момента, поворачивающего запорный элемент 32.

Формула изобретения

Устройство для управления внутрисква- 15 жинным запорным элементом, содержащее гибкую мс.;.анпческую связь, связанную одHHM концом с подземным блоком управления, а другим — с наземным блоком управления, включаюгцим корпус и втулку, от- 20 л и ч а ющееся тем, что, с целью повыщения надежности работы устройства за счет уменьшения усилия при открытии запорного элемента и обеспечения принудительного срабатывания его, подземный блок управления снабжен, связанным с запорным элементом, валом, на котором установлен подпружиненный ролик-сектор с возможностью ограниченного поворота, причем втулка наземного блока управления снабжена фиксаторами, а корпус выполнен с пазами с возможностью размещения в них фиксаторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Зайцев Ю. В. и др. Оборудование для предотвращения открытык фонтанов нефтянык и газовыми скважин. М., «Недра», 1973. с. 41 — 58.

2. Разработка конструкций забойными отсекателей (отчет), № 34/67, ТатНИПИнефть, с. 103 — 104.

659728

Редактор Г. Лановая

Заказ 679/8 Изд. № 301 Тираж 657 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )1(-35, Раушская наб., д. 4. 5

Типография, пр. Сапунова, 2 (0о ь

«« «

Составитель В. Борнскнна

Техред Н. Строганова

1(орректоры: Л. Орлова и А. Галахова