устройство для перекрытия труб при газонефтеводопроявлении скважины

Формула изобретения

Устройство для перекрытия труб при газонефтеводопроявлении скважины, установленное между вертлюгом и ведущей трубой, содержащее корпус с осевым каналом, в котором установлены седло, шарнирно связанное с тарелкой, нажимная втулка с резьбой на наружной поверхности и пружиной, установленной между седлом и нажимной втулкой, фиксатор в виде поворотного вала с выступом на конце и толкателем, имеющим форму спиральной лопасти, отличающееся тем, что на наружной поверхности корпуса устройства, ниже уровня закрытой тарелки, на конической резьбе закреплен двухпозиционный кран, внутренняя полость которого сообщена с каналом колонны труб, содержащий штуцер для крепления манометра и вентиль для перекрытия внутренних полостей корпуса устройства и крана, штуцер для крепления сбросового шланга и вентиль для перекрытия внутренних полостей крана и штуцера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, для предотвращения газонефтеводопроявлений скважины.

Известно устройство для перекрытия труб [1], включающее корпус, установленные в нем плашки с приводами в виде гидроцилиндров с поршнями и фиксаторы закрытого положения, в надпоршневой полости дополнительным приводом плашек с узлом управления и предохранительным клапаном, для сообщения надпоршневой полости гидроцилиндра с узлом управления дополнительного привода.

Известно устройство для нижнего налива жидкости в транспортные емкости [2], включающее стыковочную муфту с транспортной емкостью, отсечной клапан, гильзу с отверстиями, сообщающимися с радиальными отверстиями в корпусе, опорный стержень, установленный на резьбе и имеющий буртик для осевого перемещения отсечного клапана.

Недостатками известных устройств являются:

- большие конструктивные размеры, не позволяющие устанавливать их между вертлюгом и ведущей трубой;

- отсутствие возможности контроля давления в трубах.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является устройство для герметизации устья скважины, устанавливаемое между вертлюгом и ведущей трубой [3], включающее корпус с осевым каналом, в котором на резьбе установлено седло, шарнирно связанное с тарелкой, пружина, нажимная втулка, поворотный вал с толкателем, имеющим форму спиральной лопасти.

Недостатком прототипа является то, что для открытия трубного канала, над закрытой тарелкой необходимо создать противодавление, превышающее величину давления под тарелкой, что при отсутствии возможности контроля может создать опасную ситуацию и снижает надежность предотвращения газонефтеводопроявления скважины.

Задачей изобретения является повышение надежности и безопасности при предотвращении газонефтепроявления скважины за счет обеспечения возможности контроля, сброса остаточного давления под тарелкой и исключения создания противодавления над тарелкой.

Указанная задача решается за счет того, что устройство снабжено двухпозиционным краном с вентилями подачи остаточного давления в канале колонны труб к манометру или на сброс в приемную емкость.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается от известного тем, что на наружной поверхности корпуса устройства, ниже уровня закрытой тарелки, на конической резьбе закреплен двухпозиционный кран, внутренняя полость которого сообщается с каналом колонны труб, содержащий штуцер для крепления манометра и вентиль, перекрывающий внутренние полости корпуса устройства и крана, штуцер для крепления сбросового шланга и вентиль, перекрывающий внутренние полости крана и штуцера. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Известные технические решения [1, 2], в которых отсутствует возможность контроля и сброса остаточного давления, не решают вопросов обеспечения надежности и безопасности при предотвращении газонефтеводопроявлений, что решается в заявляемом устройстве. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже показано устройство для перекрытия труб при газонефтеводопроявлении скважины, общий вид.

Устройство содержит цилиндрический корпус 1 с центральным осевым каналом и присоединительными резьбами на концах. В корпусе 1 установлено с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно последнего седло 2. С седлом 2 шарнирно связана подпружиненная тарелка 3. В корпусе 1 на внутренней поверхности выполнен кольцевой паз с резьбой, в котором установлена нажимная втулка 4. Последняя имеет на наружной боковой поверхности резьбу, ответную резьбе кольцевого паза. Между нажимной втулкой 4 и седлом 2 установлена пружина 5. Тарелка 3 удерживается в открытом положении с помощью фиксатора, выполненного в виде поворотного вала 6 с выступом 7 на конце. На уровне выступа 7 на боковой поверхности вала 6 имеется толкатель 8 в форме спиральной лопасти. Толкатель 8 расположен на валу 6 противоположно выступу 7 с возможностью взаимодействия с тарелкой 3. Вал 6 герметизирован в корпусе 1 с помощью манжеты 9, а седло 2 - с помощью уплотнительных элементов 10. Тарелка 3 закреплена на седле 2 шарниром 11. На внешней поверхности корпуса 1, ниже уровня закрытой тарелки 3, на конической резьбе 12 закреплен двухпозиционный кран 13, внутренняя полость которого сообщается с каналом колонны труб. Кран 13 содержит штуцер 14 для крепления манометра, вентиль 15, перекрывающий внутренние полости корпуса 1 и крана 13, штуцер 16 для крепления сбросового шланга, вентиль 17, перекрывающий внутренние полости крана 13 и штуцера 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом бурения, капитального ремонта скважины или применения методов увеличения нефтеотдачи (МУН) устройство устанавливают между вертлюгом и ведущей трубой. Тарелка 3 находится в открытом положении, ее удерживает выступ 7. Чувствительность устройства регулируется нажимной втулкой 4, которая сжимает пружину 5. Седло 2 при этом находится в своем нижнем положении.

В начальной стадии проявления при возникновении восходящего потока появляется перепад давления в седле 2. Этот перепад давления отжимает седло 2 вверх, чему препятствует пружина 5. Вместе с седлом 2 вверх перемещается и тарелка 3, которая в определенный момент перестает взаимодействовать с выступом 7 вала 6. Восходящий поток подхватывает тарелку 3, она поворачивается на шарнире 11 и перекрывает седло 2. Внутренний канал колонны труб оказывается герметично перекрытым на устье скважины.

В случае, когда энергии восходящего потока недостаточно для поворота тарелки 3 после ее освобождения от взаимодействия с выступом 7, поворачивается вал 6. При этом толкатель 8, взаимодействуя с тарелкой 3, поворачивает ее на некоторый угол, достаточный для ее дальнейшего поворота энергией потока. Этим достигается дальнейшая посадка тарелки 3 на седло 2.

Для открытия внутреннего канала колонны труб необходимо произвести замер величины остаточного давления под тарелкой 3 и снизить его до величины давления, действующего над тарелкой 3, путем сброса определенных объемов среды (флюидов, жидкости и т.д.). Для этого при закрытом вентиле 17 крана 13 открывается вентиль 16 и среда, заполняющая канал колонны труб, через штуцер 14 поступит к манометру. После замеров величины остаточного давления и принятия решения о сбросе среды вентиль 17 открывается, среда из канала колонны труб поступит к штуцеру 16 и по шлангу будет сбрасываться в приемную емкость (на чертеже не показаны). После снижения величины давления подпружиненная тарелка 3, поворачиваясь на шарнире 11, занимает исходное положение. При повороте вала 6 тарелка 3 может быть зафиксирована выступом 7 в открытом положении.

Применение предлагаемого изобретения позволит повысить степень надежности и безопасности при предотвращении газонефтеводопроявлений скважины за счет обеспечения возможности контроля сброса остаточного давления под тарелкой и исключения создания противодавления над закрытой тарелкой.

Источники информации

1. Патент №123096, МПК Е 21 В 35/00, 1993.

2. А.С. №1778065, МПК В 67 D 5/04, 1992.

3. А.С. №1661363, МПК Е 21 В 33/03, 1991 (прототип).