установка для наведения боковой задвижки на крестовину фонтанной арматуры под струей

Формула изобретения

Установка для наведения боковой задвижки на крестовину фонтанной арматуры под струей, содержащая устройство крепления установки на крестовину фонтанной арматуры и механизм поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины, отличающаяся тем, что устройство крепления установки на крестовину фонтанной арматуры выполнено в виде плиты, которая снабжена шарнирными проушинами и жестко закрепленными на ней шарнирными пальцами, и снабжено цепными хомутами, механизм поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины, выполнен в виде переходной катушки и двух пар рычагом, которые расположены симметрично относительно плоскости поворота и имеют общую ось вращения, пары рычагов соединены вертикальными стойками, стойки снабжены резьбовыми отверстиями и винтом, образующими винтовое соединение, которое снабжено редуктором и приводом от гидромотора, переходная катушка снабжена шарнирными пальцами, жестко закрепленными на ней симметрично относительно плоскости поворота задвижки, и шарнирной проушиной, жестко закрепленной на ее фланце, рычаги попарно соединены с шарнирными пальцами плиты и с шарнирными пальцами переходной катушки с возможностью вращения относительно осей пальцев, на плечах рычагов, соединенных с шарнирными пальцами катушки, выполнены пазы, шарнирные пальцы катушки размещены в пазах рычагов с возможностью перемещения пальцев в пазах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для ликвидации аварий на нефтяных и газовых скважинах.

Известна установка для наведения боковой задвижки на крестовину фонтанной арматуры под струей, содержащая устройство крепления установки на крестовину фонтанной арматуры и механизм поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины (см. а.с. N 1469100, 1989 г.) - прототип.

Известное устройство имеет существенный недостаток, заключающийся в том, что привод, при помощи которого происходит поворот задвижки и прижатие ее к стыковочному фланцу крестовины фонтанной арматуры (далее КФА), применяется гидравлический в виде гидроцилиндров, работающих от гидростанции, и в случае отказа одного из элементов привода в момент установки шпилек для окончательного докрепления фланцевого соединения, которое производят вручную, возможна разгерметизация стыка и даже поворот устройства на шарнире от воздействия струи флюида, что опасно для оперативного состава и недопустимо по технике безопасности.

Предлагаемое устройство снабжено механизмом поворота и зажима от винтового привода, который благодаря самоторможению в резьбе фиксирует герметизирующее фланцевое соединение даже в случае отказа в гидравлической системе.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования установки для наведения боковой задвижки на крестовину фонтанной арматуры под струей, в которой за счет изменения конструкции устройства крепления установки на крестовину фонтанной арматуры и механизма поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины, обеспечивается механическая фиксация задвижки на крестовине фонтанной арматуры.

Поставленная задача решается за счет того, что в установке для наведения боковой задвижки на крестовину фонтанной арматуры под струей, содержащей устройство крепления установки на крестовину фонтанной арматуры и механизм поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины, новым является то, что устройство крепления установки на крестовину фонтанной арматуры выполнено в виде плиты, которая снабжена шарнирными проушинами и жестко закрепленными на ней шарнирными пальцами, и снабжено цепными хомутами, механизм поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины, выполнен в виде переходной катушки и двух пар рычагов, которые расположены симметрично относительно плоскости поворота и имеют общую ось вращения, пары рычагов соединены вертикальными стойками, стойки снабжены резьбовыми отверстиями и винтом, образующими винтовое соединение, которое снабжено редуктором и приводом от гидромотора, переходная катушка снабжена шарнирными пальцами, жестко закрепленными на ней симметрично относительно плоскости поворота задвижки, и шарнирной проушиной, жестко закрепленной на ее фланце, рычаги попарно соединены с шарнирными пальцами плиты и с шарнирными пальцами переходной катушки с возможностью вращения относительно осей пальцев, на плечах рычагов, соединенных с шарнирными пальцами катушки, выполнены пазы, шарнирные пальцы катушки размещены в пазах рычагов с возможностью перемещения пальцев в пазах.

Устройство крепления установки на КФА в виде плиты с шарнирными проушинами и шарнирными пальцами и цепными хомутами обеспечивает жесткое крепление установки на КФА и ориентирование устройства по шпилечным отверстиям КФА, что служит для попадания уплотнительного кольца устройства в кольцевую канавку КФА и герметизации фланцевого соединения.

Шарнирные проушины обеспечивают соединение устройства крепления установки с механизмом поворота боковой задвижки. Шарнирные пальцы плиты и переходной катушки обеспечивают крепление механизма поворота устройства и передачу усилия от винтового привода на уплотнительные элементы герметизируемого фланцевого соединения.

Пары рычагов служат для передачи усилия и крепления винтового привода.

Резьбовые отверстия в стойках, винт, редуктор и гидромотор, являющиеся винтовым приводом механизма поворота боковой задвижки, обеспечивают перемещение пар рычагов относительно их общей оси вращения и поворот боковой задвижки относительно оси шарнирного соединения переходной катушки и плиты, а также обеспечивают создание необходимого давления на уплотнительные элементы герметизируемого фланцевого соединения и сохранения давления в случае отказа в системе гидропривода.

Пазы в плечах рычагов, соединенных с шарнирными пальцами катушки, обеспечивают возможность осуществления поворота боковой задвижки на необходимый угол в исходном положении.

На фиг. 1 изображено КФА с рабочими боковыми задвижками фонтанной арматуры и плитой 5, закрепленной на КФА при помощи цепных хомутов 8.

На фиг. 2 показан вид А на КФА с закрепленной на ней плитой 5 при помощи цепных хомутов. Шпилечные отверстия 25 плиты 5 совмещены со шпилечными резьбовыми отверстиями КФА.

На фиг. 3 показано исходное положение установки, закрепленной на КФА.

На фиг. 4 показано конечное положение установки. Фланцевое соединение загерметизировано.

На фиг. 5 показано сечение Б-Б, на котором изображена плита 5, закрепленная на КФА при помощи цепных хомутов 8.

На фиг. 6 показано сечение В-В, на котором изображено винтовое соединение.

На фиг. 7 показано сечение Г-Г, на котором изображена общая ось вращения 12.

Установка для наведения боковой задвижки 1 на КФА 2 под струей содержит устройство 3 крепления установки на КФА 2 и механизм 4 поворота боковой задвижки в плоскости, перпендикулярной оси скважины.

Устройство 3 крепления установки на КФА 2 выполнено в виде плиты 5, имеющей шарнирные проушины 6 и жестко закрепленные на плите 5 шарнирные пальцы 7. Плита 5 снабжена цепными хомутами 8 для крепления ее к КФА 2. Механизм 4 поворота боковой задвижки 1 в плоскости, перпендикулярной оси скважины, выполнен в виде переходной катушки 9 и двух пар рычагов 10 и 11, которые расположены симметрично относительно плоскости поворота задвижки 1 и имеют общую ось вращения 12.

Пары рычагов 10 и 11 соединены стойками 13 и 14, которые снабжены резьбовыми отверстиями 15 и 16 соответственно с левой и правой резьбой и сопряженным с ними винтом 17, образующими винтовое соединение.

Винтовое соединение снабжено редуктором 18 и приводом от гидромотора 19, которые размещены на винте 17. Переходная катушка 9 снабжена шарнирными пальцами 20, жестко закрепленными на ней симметрично относительно плоскости поворота задвижки 1 и шарнирной проушиной 21, жестко закрепленной на ее фланце. Рычаги 10 и 11 попарно соединены с шарнирными пальцами 7 плиты 5 и шарнирными пальцами 20 переходной катушки 9 с возможностью вращения относительно осей пальцев. На плечах рычагов 10, соединенных с шарнирными пальцами 20 переходной катушки 9, выполнены пазы 22, в которых размещены с возможностью перемещения шарнирные пальцы 7 переходной катушки 9. На плечах пары рычагов 11 расположены пазы 23 с пружинными фиксаторами 24. Плита 5 имеет сквозные шпилечные отверстия 26. Переходная катушка 9 снабжена металлическим уплотнительным кольцом 26. В шарнирных проушинах 6 плиты 5 установлена проушина 21, которая жестко закреплена на фланце переходной катушки 9. В отверстиях проушин 6 и 21 размещен шарнирный палец 27.

Установка работает следующим образом. На КФА 2 со струей фонтанирующего флюида из бокового отверстия КФА 2 устанавливается плита 5 устройства 3 крепления установки таким образом, чтобы шпилечные отверстия 24 плиты 5 и шпилечные резьбовые отверстия, имеющиеся на КФА 2, совпали.

При помощи цепных хомутов 8 осуществляется крепление и силовая затяжка плиты 5 на КФА 2. При помощи грузоподъемного механизма к КФА 2 подается задвижка 1, соединенная с переходной катушкой 9 и с установленным на шарнирных пальцах 20 механизмом 4 поворота боковой задвижки 1. Пара рычагов 11 устанавливается на шарнирных пальцах 7 в пазах 23 и фиксируется в радиальном направлении шарнирных пальцев 7 посредством пружинных фиксаторов 24. После совмещения отверстий шарнирных проушин 6 и проушины 21 в них устанавливается шарнирный палец 27. Монтаж установки на КФА 2 заканчивается подсоединением к гидромотору 19 магистральных гидравлических линий, проложенных к насосной станции. При создании давления рабочей жидкости в гидравлической линии крутящий момент, создаваемый на валу гидромотора 19, передается на редуктор 18, соединенный с винтом 17, обеспечивая вращение последнего. Поскольку винт 17 сопрягается с резьбовыми отверстиями 15 и 16, соответственно с левой и правой резьбой, которые выполнены в стойках 13 и 14, соединяющих пары рычагов 10 и 11, вращение винта 17 вызовет перемещение плеч пар рычагов 10 и 11 навстречу по радиусу с центром в общей оси вращения 12. Шарнирные пальцы 20, перемещаясь поступательно в пазах 22 пар рычагов 10, описывают траекторию по радиусу, имеющему центр в оси шарнирного пальца 27. Поскольку шарнирные пальцы 20 имеют жесткую связь с переходной катушкой 9, последняя вместе с задвижкой 1, вращаясь вокруг оси шарнирного пальца 27, перемещается до упора уплотнительного кольца 26 в корпус КФА 2. Благодаря предварительной установке плиты 5 по шпилечным резьбовым отверстиям КФА 2 уплотнительное кольцо 26, центр которого совпадает с центром делительной окружности шпилечных отверстий 25 плиты 5, совмещается с уплотнительной канавкой, имеющейся на КФА 2. На шарнирные пальцы 20, переместившиеся в пазах 22 пар рычагов 10, и на шарнирные пальцы 7 действует сила, пропорциональная усилию в винтовом соединении, что и обеспечивает необходимый прижим уплотнительного кольца 26 для предварительной герметизации фланцевого соединения. Условие самоторможения обеспечивает определенную степень безопасности при установке шпилек и окончательном закреплении фланцевого соединения.

Проушина 21 жестко закреплена на фланце переходной катушки 9 при помощи электродуговой сварки в процессе изготовления изделия. Окончательное закрепление фланцевого соединения происходит следующим образом: в отверстия фланца переходной катушки 9 вставляются шпильки и вворачиваются в резьбовые отверстия стыковочного фланца КФА, после чего фланец переходной катушки 9 окончательно прижимается к стыковочному фланцу КФА при помощи гаек.

В дальнейшем происходят известные технологические операции по задавке скважины и демонтаж установки, который производится в условиях отсутствия газа в скважине.