вращающийся универсальный гидравлический превентор

Формула изобретения

1. Вращающийся универсальный гидравлический превентор, имеющий корпус с полостью и центральным отверстием, соосно установленные крышку с отверстием, уплотнительный элемент, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке и уплотненный поршень со ступенчатой наружной поверхностью и с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, подшипник, рабочую, возвратную и разгрузочную камеры, гидравлический канал для связи рабочей и разгрузочной камер, соединенный с источником давления, отличающийся тем, что возвратная камера образована наружной ступенчатой поверхностью поршня, внутренней поверхностью нижней части гильзы и торцем втулки, установленной между поршнем и гильзой, разделяя внутреннюю поверхность гильзы на нижнюю часть и полость для установки уплотнительного элемента, и соединена дополнительными гидравлическими каналами с источником давления для подачи гидравлической жидкости сверху вниз, при этом диаметры контакта при вращении поршня с корпусом и гильзы с крышкой равны.

2. Вращающийся универсальный гидравлический превентор по п.1, отличающийся тем, что дополнительные гидравлические каналы расположены в гильзе и втулке.

3. Вращающийся универсальный гидравлический превентор по п.1, отличающийся тем, что большая ступень поршня со стороны возвратной камеры имеет канавку.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для герметизации устья при бурении нефтяных и газовых скважин для предотвращения открытых фонтанов, а также вращения и расхаживания бурильной колонны с одновременной герметизацией устья.

Известен превентор, имеющий корпус, крышку, опоры и механизм передачи давления на уплотнение, состоящий из концентрично расположенных полого поршня, нажимного стакана и опорной втулки, причем нажимной стакан установлен по опоре в поршне и контактирует внутренней конической поверхностью с уплотнением, а нижняя часть опорной втулки расположена в кольцевом пространстве, образованном наружной поверхностью нажимного стакана и внутренней поверхностью поршня, верхняя ее часть связана с крышкой (а.с. 523167, Е 21 В 33/06).

Недостатком данного превентора является сложность конструкции и недостаточная надежность герметизации устья скважины.

Известен превентор, содержащий корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с центральным отверстием, гильзу с полостью для установки уплотнительного элемента, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, уплотнительного поршня с центральным отверстием, с поверхностью для размещения уплотнительного элемента, имеющего рабочую и возвратную камеры, разгрузочную камеру, гидравлические каналы для связи рабочей возвратной и разгрузочной камер с источником давления (проспект фирмы Shaffer, вращающийся противовыбросовый превентор).

Недостатком данного технического решения является необходимость дополнительной станции гидропривода для подачи давления в разгрузочную камеру и повышенный крутящий момент для вращения устройством.

Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус с полостью и центральным отверстием, крышку с центральным отверстием, уплотнительный элемент из эластичного материала, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, уплотнительный поршень со ступенчатой наружной поверхностью и поверхностью для размещения уплотнительного элемента, рабочую, возвратную и разгрузочную камеры, гидравлический канал, связывающий возвратную и разгрузочную камеры с источником давления (заявка на изобретение 97109588/03, Е 21 В 33/06 - прототип).

Недостатком данного технического решения является недостаточная надежность герметизации, большие габариты и вес устройства.

Технической задачей при разработке конструкции вращающегося универсального гидравлического превентора является надежная герметизация устья скважины при бурении, вращении и расхаживании бурильной колонны, уменьшение габаритов веса превентора.

Данная техническая задача решается за счет конструкции, содержащей корпус с полостью и центральным отверстием, уплотнительный элемент из эластичного армированного материала, гильзу с полостью для размещения уплотнительного элемента, подшипник для передачи усилия от гильзы к крышке, уплотненный поршень со ступенчатой наружной поверхностью и поверхностью для размещения уплотнительного элемента, подшипник, рабочую, возвратную и разгрузочную камеры, гидравлический канал для связи рабочей и разгрузочной камер с источником давления, дополнительные гидравлические каналы, проходя через гильзу и втулку для связи возвратной камеры с источником давления при подаче давления сверху вниз. Возвратная камера образована наружной ступенчатой поверхностью поршня, внутренней поверхностью нижней части гильзы и торцем втулки. Втулка установлена между поршнем и гильзой, разделяя внутреннюю поверхность гильзы на нижнюю часть и полость для установки уплотнительного элемента. Большая ступень поршня со стороны возвратной камеры имеет канавку. Диаметры контакта поверхностей при вращении поршня с корпусом и крышки с гильзой равны. В данной конструкции механизм подачи давления, состоящий из поршня, гильзы, втулки, уплотнительного элемента составляет замкнутую цепочку с возвратной камерой внутри. Гидравлический канал для связи рабочей и разгрузочной камер с источником давления образован внутренней поверхностью корпуса и крышки и наружной поверхностью гильзы. Вращающийся гидравлический превентор данной конструкции обладает высокой степенью герметизации, компактный с легко перемещаемым поршнем, минимальным весом.

На чертеже изображен вращающийся универсальный гидравлический превентор в разрезе (превентор). Превентор состоит из корпуса 1 с полостью и центральным отверстием, внутри корпуса соосно установлен поршень 2 со ступенчатой наружной поверхностью, центральным отверстием и уплотнениями 3, 4, 5. На торце поршня 2 установлен уплотнительный элемент 6. Превентор имеет рабочую камеру А, образованную торцем большей ступени поршня 2 и полостью корпуса 1, разгрузочную камеру Б, образованную наружной поверхностью верхней части гильзы 7 и внутренней поверхностью крышки 8. Внутренняя поверхность гильзы 7 в верхней части имеет полость для размещения уплотнительного элемента 6, а в нижней части образует с наружной ступенчатой поверхностью поршня 2 возвратную камеру В, соединенную с источником давления дополнительными гидравлическими каналами 9. Между крышкой 8 и гильзой 7 в разгрузочной камере Б установлен упорный подшипник 10 для передачи усилия от гильзы 7 к крышке 8. Между поршнем 2 и гильзой 7 установлена втулка 11. Между корпусом 1 и гильзой 7 установлен подшипник 12. Механизм передачи давления, состоящий из поршня 2, гильзы 7, уплотнительного элемента 6, сопряженных в один узел и при вращении, диаметры контакта поверхности поршня 2 и корпуса 1, гильзы 7 и крышки 8 равны и являются наименьшими. Каналы 13 и 14 в превенторе служат для подачи давления.

Вращающийся универсальный гидравлический превентор работает следующим образом. Подается давление в рабочую камеру А через канал 14. Поршень 2 перемещается вверх под действием давления вдоль цилиндрической боковой поверхности выемки корпуса 1 и внутренней поверхности втулки 11, сжимая армированный уплотнительный элемент 6 снизу и по сфере гильзы 7, перекрывая внутреннее отверстие превентора или при наличии в скважине бурильного инструмента (не показано), обжимая его. При вращении инструмента на герметизированном устье вместе с колонной бурильных труб вращаются сопряженные в один узел уплотнитель 6, поршень 2 и гильза 7, которая опирается на соответствуюшие подшипниковые опоры 10 и 12. Уплотнительный элемент 6 выполнен из армированной резины. Для открытия превентора давление подается сверху через канал 13 по дополнительным гидравлическим каналам 9 в возвратную камеру В. Поршень 2 перемещается вниз, армированный уплотнительный элемент 6 под действием упругих сил возвращается в исходное положение, скользя вдоль сферы гильзы 7.

Предлагаемый превентор имеет компактную малогабаритную конструкцию, обеспечивающую надежную герметизацию скважины при вращении и расхаживании бурильной колонны.