устройство для герметизации устья нефтяной скважины

Формула изобретения

Устройство для герметизации устья нефтяной скважины, содержащее трубную головку, стволовую и боковую задвижки, тройник, расположенный между ними, сменный дроссельный штуцер, отличающееся тем, что в противоположных друг другу цилиндрических посадочных отверстиях тройника размещена пробка, имеющая цилиндрические посадочные поверхности, в которой установлен сменный дроссельный штуцер, при этом в пробке выполнено сквозное отверстие, соосное с вертикальным отверстием в тройнике, она снабжена штифтом, входящим свободным концом в паз тройника, и со стороны заглушенного ею отверстия поджата гайкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для герметизации устья нефтяной скважины.

Известен шаровой клапан /см. Европейскую заявку N 458980, опубл. 04.12.1991 г., Шаровой клапан/.

Шаровой клапан имеет расположенный в корпусе запорный сферический элемент, перемещающийся между положениями, обеспечивающими открывание и закрывание канала для прохода текучей среды. В этом канале расположен дроссельный штуцер с конусным отверстием.

Недостатком известного шарового клапана является невозможность замены дроссельного штуцера при наличии давления в трубопроводах, между которыми установлен клапан.

Известен шаровой кран со сменным дроссельным штуцером /см. патент РФ N 2105220, М.Кл.6: F 16 K 5/10, заявл. 25.04.94 г., опубл. 20.02.98 г., Шаровой кран со сменным дросселем/.

Кран содержит корпус с боковым отверстием, расположенным перпендикулярно оси поворота пробки в плоскости ее проточного канала. В канале установлен контейнер с закрепленным внутри дроссельным штуцером. Контейнер установлен с возможностью перемещения и уплотнен относительно пробки.

Боковое отверстие корпуса загерметизировано крышкой, снабженной устройством для плавного снятия давления из проточного канала пробки.

Известный шаровой кран со сменным дроссельным штуцером используется в трубопроводной арматуре, устанавливаемой на трубопроводе подвода воды к нагнетательной скважине при добыче нефти.

Конструкция крана позволяет производить замену дроссельного штуцера без снятия давления в трубопроводе подачи воды.

Недостатками известного шарового крана со сменным дроссельным штуцером являются:

- низкая надежность работы и недолговечность крана по сравнению с шиберной задвижкой;

- снижение степени унификации элементов арматуры устья скважины из-за того, что в одном комплекте арматуры приходится применять два вида запорных устройств: шаровой кран и шиберные задвижки, что снижает межремонтные сроки и осложняет ремонт арматуры;

- необходимость применения рабочим больших усилий при закрытии крана в случае повышения давления в трубопроводе до 200 кг/см² и более.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к заявленному техническому решению является устройство для герметизации устья нефтяных скважин, выбранное в качестве прототипа /см. а. с. СССР N 628287, МКИ E 21 В 33/03, заявл. 12.01.73 г., опубл.15.10.78 г., в бюллетене N 38, 1978 г., Устройство для герметизации устья нефтяных скважин/.

Устройство содержит трубную головку с выкидной линией, тройники, задвижки, дроссельный штуцер и коленообразный патрубок.

Дроссельный штуцер установлен в соединении между коленообразным патрубком и одним из тройников.

Коленообразный патрубок соединяет линию подачи воды с линией скважины.

Известное устройство используется для закачки воды в нефтяные скважины для поддержания пластового давления. Изменение режима закачки воды производится путем замены дроссельного штуцера на штуцер с другим диаметром отверстия без снятия давления в магистрали подачи воды и в скважине.

В известном устройстве закрывают стволовую и боковую вводную задвижки. Ослабляют соединения коленообразного патрубка с тройником и стволовой задвижкой и отодвигают патрубок до выхода уплотнительных колец из канавок. Затем из соединения, где установлен дроссельный штуцер, удаляют шпильки и извлекают штуцер.

Установку дроссельного штуцера с другим диаметром отверстия производят в обратной последовательности.

Недостатками известного устройства для герметизации устья нефтяных скважин являются:

- сложность конструкции за счет введения в нее коленообразного патрубка, а также большого количества фланцевых или хомутовых соединений;

- значительная металлоемкость, снижающая экономическую эффективность при серийном изготовлении устройств;

- значительная трудоемкость изготовления устройства;

- значительные затраты времени на замену дроссельного штуцера из-за большого количества резьбовых элементов во фланцевых или же во фланцевых и хомутовых соединениях.

Технический результат предлагаемого изобретения состоит в устранении указанных недостатков, а именно в упрощении конструкции устройства, снижении его металлоемкости и трудоемкости изготовления, упрощении процесса замены дроссельного штуцера и уменьшении времени на его замену.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для герметизации устья нефтяной скважины, содержащем трубную головку, стволовую и боковую задвижки, тройник, расположенный между ними, сменный дроссельный штуцер, согласно изобретению в противоположных друг другу цилиндрических посадочных отверстиях тройника размещена пробка, имеющая цилиндрические посадочные поверхности, в которой установлен сменный дроссельный штуцер, при этом в пробке выполнено сквозное отверстие, соосное вертикальному отверстию в тройнике, она снабжена штифтом, входящим свободным концом в паз тройника, и со стороны заглушенного ею отверстия поджата гайкой.

Размещение в противоположных друг другу цилиндрических посадочных отверстиях тройника пробки, имеющей цилиндрические посадочные поверхности, позволяет, по сравнению с прототипом, упростить конструкцию, снизить металлоемкость и трудоемкость изготовления устройства.

Установка сменного дроссельного штуцера в пробке позволяет упростить сборку и разборку устройства, снизить трудоемкость замены штуцера. Выполнение в пробке сквозного отверстия, соосного вертикальному отверстию в тройнике, обеспечивает проходимость затачиваемой в скважину воды и возможность замера давления, при котором вода закачивается в скважину.

Снабжение пробки штифтом, входящим свободным концом в паз тройника, обеспечивает соосность отверстия в ней и вертикального отверстия в тройнике.

Поджатие пробки гайкой со стороны заглушенного ею отверстия позволяет закрепить пробку в тройнике, что предотвращает выдавливание ее при подаче в скважину воды.

Устройство не сложно в изготовлении, не требует специального оборудования.

Данное устройство для герметизации устья нефтяной скважины обладает новизной и изобретательским уровнем, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической документации не выявлены технические решения, в которых бы в противоположных друг другу цилиндрических посадочных отверстиях тройника была бы размещена пробка, имеющая цилиндрические посадочные поверхности, в которой был бы установлен сменный дроссельный штуцер, при этом в пробке было бы выполнено сквозное отверстие, соосное вертикальному отверстию в тройнике, а она была бы снабжена штифтом, входящим свободным концом в паз тройника и со стороны заглушенного его отверстия была бы поджата гайкой.

Данное устройство для герметизации устья нефтяной скважины широко применимо в нефтяной промышленности. Следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию "промышленная применимость".

Сущность устройства поясняется чертежом, на котором показан общий вид устройства с необходимыми разрезами.

Устройство содержит трубную головку 1, к которой при помощи фланцевых соединений прикреплены боковая задвижка 2 и переходник 3, к которому прикреплена стволовая задвижка 4. К задвижке 4 с помощью фланцевого соединения прикреплен тройник 5, к которому этим же способом прикреплена боковая вводная задвижка 6.

В цилиндрические отверстия тройника 5 вставлена пробка 7 с уплотнениями. В пробке 7 установлен сменный дроссельный штуцер 8 и направляющий штифт 9, входящий в паз тройника 5. Пробка 7 поджимается гайкой 10. В верхней части тройник 5 оборудован спускным вентилем 11 и манометром 12.

Замена дроссельного штуцера 8 для изменения режима подачи воды без снятия давления в подающей линии и в скважине производится следующим образом. Закрываются стволовая 4 и боковая вводная задвижка 6. При помощи спускного вентиля 11 в полости тройника 5 сбрасывается давление. Затем отвертывается гайка 10 и вынимается пробка 7 с установленным в ней сменным дроссельным штуцером 8 и уплотнениями. Штуцер 8 с помощью специального приспособления выпрессовывается из пробки 7 и на его место запрессовывается штуцер с другим диаметром отверстия.

Установка пробки со штуцером в устройство производится в обратной последовательности, при этом штифт 9, установленный в пробке 7, вставляется в паз тройника 5, тем самым обеспечивается соосность отверстия в пробке с вертикальным отверстием в тройнике устройства.

Предлагаемое устройство для герметизации устья нефтяной скважины по сравнению с прототипом обеспечивает:

- упрощение конструкции устройства, снижение его металлоемкости и трудоемкости изготовления;

- упрощение процесса замены дроссельного штуцера и уменьшение времени на его замену.