превентор

Формула изобретения

Превентор, содержащий корпус с крышками и с внутренней напорной полостью, в которой размещен шток штангового насоса, размещенные в корпусе с возможностью встречного перемещения плашки, образующие соединение со штоком штангового насоса и соединенные с ведущими штоками шарнирно, с возможностью относительного вращения, отличающийся тем, что плашки выполнены цилиндрическими с возможностью образования профильного замкового соединения со штоком штангового насоса и между собой и образуют совместно с корпусом и крышками полости приводов цилиндрических плашек, профильное замковое соединение имеет синусоидальную двухпериодную форму с высотой профиля, равной диаметру штока, в цилиндрических плашках размещены подвижные в осевом направлении плунжеры, образующие с ними по две вспомогательные полости, одна из которых соединена каналами, выполненными в цилиндрических плашках, с внутренней напорной полостью, а другая соединена каналами, выполненными в ведущих штоках, с полостью приводов цилиндрической плашки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в качестве устройства для принудительного удержания штока штангового насоса и для перекрытия устья скважины при ремонтных работах.

Известен превентор [1], включающий корпус с крышками, установленные в корпусе плашки, цилиндрические полости приводов плашек с поршнями и связанными с плашками полыми ступенчатыми ведущими штоками, имеющими на внутренней поверхности кольцевые проточки и размещенные в полостях штоков разгрузочные поршни. Плашки имеют профильное сечение, копирующее сечение штока штангового насоса.

Недостатком этого устройства является невозможность перекрытия устья скважины при отсутствии в нем штока штангового насоса, например, при обрыве штока, необходимость наличия источника масла под давлением (гидростанции) для приведения в движение плашек, что ограничивает его функциональные возможности и усложняет конструкцию.

Наиболее близким к заявляемому по технической сути является превентор [2], содержащий корпус с крышками и внутренней напорной

полостью, в которой размещен шток штангового насоса, размещенные в корпусе с возможностью встречного перемещения плашки, образующие соединение со штоком штангового насоса, и соединенные в ведущими штоками шарнирно, с возможностью относительного вращения.

Недостатком этого превентора является невозможность перекрытия устья скважины при отсутствии в нем штока, что ограничивает его функциональные возможности и усложняет конструкцию.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение функциональных возможностей превентора - обеспечение удержания штока штангового насоса с одновременным перекрытием устья скважины и возможность перекрытия устья скважины при отсутствии в нем штока и упрощение его конструкции.

Поставленная техническая задача решена за счет того, что в известном превенторе, содержащем корпус с крышками и внутренней напорной полостью, в котором размещен шток штангового насоса, размещенные в корпусе с возможностью встречного перемещения плашки, образующие соединение со штоком штангового насоса, и соединенные с ведущими штоками шарнирно, с возможностью относительного вращения, плашки выполнены цилиндрическими с возможностью образования профильного замкового соединения со штоком штангового насоса и между собой и образуют совместно с корпусом и крышками полости приводов цилиндрических плашек, профильное замковое соединение имеет синусоидальную двухпериодную форму с высотой профиля, равной диаметру штока, в цилиндрических плашках размещены подвижные в осевом направлении плунжеры, образующие с ними по две вспомогательные полости, одна из которых соединена каналами, выполненными в цилиндрических плашках, с внутренней напорной полостью, а другая соединена каналами, выполненными в ведущих штоках, с полостью приводов цилиндрической плашки.

При оценке соответствия комплекса новых признаков устройства для уплотнения устьевого штока критерию существенные отличия по доступным авторам и заявителю информационным источникам в известных технических решениях признаков, сходных с заявляемыми, обнаружить не удалось.

На чертеже приведена схема превентора в положении удержания штока штангового насоса и одновременном перекрытии устья скважины. Превентор состоит из корпуса 1 с внутренней напорной полостью 2, в которой размещен шток 3 штангового насоса. В корпусе 1 с возможностью встречного перемещения размещены цилиндрические плашки 4, образующие профильное замковое соединение со штоком 3 штангового насоса и между собой. Цилиндрические плашки 4 шарнирно, с возможностью вращения, соединены с ведущими штоками 5, которые совместно с корпусом 1 и крышками 6 образуют полости приводов 7 цилиндрических плашек 4. Направленные навстречу друг другу торцевые поверхности цилиндрических плашек 4 образуют профильное замковое соединение, которое имеет синусоидальную двухпериодную форму с высотой профиля, равной диаметру штока 3. В показанном на чертеже виде в средней части плашки 4 образуют отверстие диаметром, равным диаметру штока 3. В цилиндрических плашках 4 вдоль их осей размещены подвижные в осевом направлении плунжера 8, образующие с ними две вспомогательные полости 9 и 10, одна из которых соединена каналами 11 в цилиндрических плашках 4 с напорной полостью 2, а другая соединена каналами 12 в ведущих штоках 5 с полостью приводов 7 цилиндрических плашек 4. Полости 7 и 10 заполнены маслом (элементы для заливки масла и сброса воздуха условно не показаны). Ведущие штоки 5 выполнены в виде винтов, связанных резьбовым соединением с крышками 6 и имеют цилиндрические хвостовики, выведенные за пределы крышек 6. Корпус 1 имеет верхний и нижний фланцы для соединения с другими элементами устьевого оборудования.

Превентор работает следующим образом. При необходимости удержания штока 3 ведущие штоки 5 поочередно или одновременно вращаются вручную с помощью ключа и перемещаются навстречу друг другу. Связанные со штоками 5 плашки 4 также перемещаются навстречу друг другу. При этом нефть, вода или специальный раствор, заполняющие напорную полость 2, под давлением от 4 до 14 Мпа через каналы 11 поступает во вспомогательную полость 9 и действует на плунжер 8, перемещая его от оси превентора в сторону крышек 6. Давление масла во вспомогательной полости 10 и в полости приводов 7 цилиндрических плашек повышается. Величина этого давления становится равна давлению в напорной полости 2, что доказывается из условия равновесия плунжера 8 под действием приложенных к нему сил. Таким образом, кроме силы на оси ведущего штока, которая определяется моментом приложенных к нему сил и параметрами резьбового соединения с крышкой 6 (средний радиус резьбы, профиль резьбы, угол трения материалов этих деталей и параметры шарнирного соединения ведущего штока с цилиндрической плашкой), появляется дополнительная сила, определяемая произведением площади поперечного сечения плашки за вычетом площади сечения ведущего штока и давления масла. Эта сила существенно компенсирует силу сопротивления перемещению плашки вследствие действия на нее давления нефти в напорной полости 2. При необходимости перекрытия устья скважины, когда шток 3 отсутствует, работая аналогично, цилиндрические плашки 4 перемещаются навстречу друг другу до их контакта по синусоидальным профилям. Выполнение профильного замкового соединения цилиндрических плашек синусоидальной двухпериодной формы с высотой профиля, равной диаметру штока, обеспечивает симметричное, без изгибающих напряжений, нагружение штока при его удержании, одинаковую величину контактных напряжений в зонах взаимодействия штока с плашками и увеличенную площадь конткта плашек друг с другом, что обеспечивает их равномерный износ, гарантированное перекрытие устья скважины и уменьшение силы, необходимой для возврата плашек в исходное положение.

Технико-экономический эффект от внедрения изобретения обеспечивается за счет расширения функциональных возможностей известного превентора и упрощения его конструкции исключением необходимости использовать дополнительный источник гидропитания для приведения его в действие.

Источники информации, принятые во внимание

1. А.с. №1273503 (СССР). Превентор /В.И.Милованов, И.В.Антонов. МПК Е 21 В 33/06, БИ №44, 1986.

2. А.с. №5878812 (US). Превентор /DOUBLE-E INC./ 09.03.1999.