устройство для герметизации устья скважины

Формула изобретения

Устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами трубопроводов корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора, который выполнен в виде установленного в цилиндре золотника, при этом цилиндр имеет связь с атмосферой и полостями гидроцилиндров и трубопровода, отличающееся тем, что цилиндр золотника установлен на штуцере трубопровода ниже нижнего фланца, который выполнен в виде одного поршня на половину длины его цилиндра с подпружиненным штоком, подпоршневая полость которого сообщается с полостью трубопровода и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, а надпоршневая полость - с атмосферой и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, при этом штоки поршней гидроцилиндров подпружинены с надпоршневой стороны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к устройствам для оборудования устья скважины, и может быть использовано для герметизации устья нефтяных и газовых скважин, магистральных трубопроводов транспорта нефти и газа при разрушении наземных трубопроводов.

Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора [1].

Недостатком известного устройства является установка диафрагмы и измерительной системы, что усложняет и снижает надежность перекрытия скважины при разрушении наземного трубопровода.

Прототипом изобретения является устройство для герметизации устья скважины, содержащее установленный между верхним и нижним фланцами трубопроводов корпус с превентором, включающий запорный орган и приводные гидроцилиндры с механизмом для автоматического срабатывания превентора, который выполнен в виде установленного в цилиндре золотника, при этом цилиндр имеет связь с атмосферой и полостями гидроцилиндров и трубопровода [2].

Недостатком прототипа является сложный многопоршневой золотник и его связь с полостью трубопровода через поршневой цилиндр, а также многотрубопроводная связь золотника с полостями гидроцилиндров превентора, что усложняет конструкцию устройства, снижает надежность и повышает металлоемкость.

Изобретение позволяет получить новый технический эффект - упрощение конструкции, повышение надежности и снижение металлоемкости.

Этот технический эффект достигается тем, что цилиндр золотника установлен на штуцере трубопровода ниже нижнего фланца, который выполнен в виде одного поршня на половину длины его цилиндра с подпружиненным штоком, подпоршневая полость которого сообщается с полостью трубопровода и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, а надпоршневая полость - с атмосферой и подпоршневыми полостями гидроцилиндров превентора, при этом штоки поршней гидроцилиндров подпружинены с надпоршневой стороны.

На чертеже показан общий вид устройства для герметизации устья скважины в продольном сечении.

Устройство для герметизации устья скважины состоит из напорного трубопровода 1 с нижним фланцем 2 (по чертежу) и магистрального наземного трубопровода 3 с верхним фланцем 4, между которыми установлен корпус 5 превентора, в поперечном сечении которого в пазах 6 установлен запорный орган - плоские плашки 7 превентора с гидроцилиндрами 8, поршни 9 которых со штоками 10 с надпоршневой стороны подпружинены тарированными пружинами 11. На напорном трубопроводе 1 на штуцере 12 с вентилем 13 установлен золотниковый корпус 14, в котором размещен, на половину длины цилиндра корпуса 14, поршень 15, шток 16 которого подпружинен тарированной пружиной 17. Золотниковый корпус 14 имеет две пары штуцеров (на чертеже показано, не обозначено) - надпоршневые и подпоршневые (поршень 15). С левой стороны золотникого корпуса 14 один из этих штуцеров - подпоршневой через вентиль 13 и штуцер 12 соединен с полостью напорного трубопровода 1, а второй из них - надпоршневой - с атмосферой. С правой стороны золотникового корпуса 14 оба штуцера параллельно соединены через трубопровод 18 с подпоршневыми полостями гидроцилиндров 8 превентора. Устройство для герметизации устья скважины работает следующим образом.

По напорному трубопроводу 1 под избыточным давлением подается продукт - нефть или газ. Шток 16, сжимая тарированную пружину 17, нажимают до упора и удерживают некоторое время. Давление продукта из трубопровода 1 через штуцер 12 и открытый вентиль 13 поступает под поршень 15 золотникового корпуса 14, а оттуда через трубопровод 18 в подпоршневые полости поршней 9 гидроцилиндров 8. Принимая давление, поршни 9 выдвигают свои штоки 10 и сжимают тарированные пружины 1, при этом плашки 7 по пазам 6 корпуса 5 превентора штоками поршней 9 вытягиваются из проходной полости корпуса 5 превентора, т.е. открываются и обеспечивают проход продукта в наземный трубопровод 3. Давления в напорном трубопроводе 1, под поршнем 15 золотникового корпуса 14, под поршнями 9 гидроцилиндров 8, в корпусе 5 превентора и наземном трубопроводе 3 выравниваются. Со штока 16 снимают принудительное давление нажатия. Система устройства сохраняет заданное положение и обеспечивает пропуск продукта.

Тарированные пружины 17 и 11 рассчитывают на силу сжатия соответственно принимаемым давлениям продукта на их поршни 15 и 9.

При разрушении наземного трубопровода 3 давление в нем падает, преимущественно до нуля, соответственно падает давление в корпусе 5 превентора, в напорном трубопроводе и под поршнем 15 золотникового корпуса 14. Пружина 17 штока 16 разжимается и передвигает поршень 15 в нижнее положение (по чертежу), тем самым поршень 15 перекрывает нижнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14, т.е. предотвращает связь через трубопровод 18 подпоршневых полостей поршней 9 гидроцилиндров 8, а через верхнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14 над поршнем 15 сообщает их с атмосферой. Под поршнями 9 гидроцилиндров 8 устанавливается атмостферное давление. Пружины 11 штоков 10 разжимаются, выдавливая остатки продукта из подпоршневой полости через трубопровод 18 и золотниковый корпус 14 в атмосферу, и постепенно выдвигают плашки 7 в сечение корпуса 5 превентора до полного их схождения, тем самым перекрывают прохождение продукта в наземный трубопровод 3.

В напорном трубопроводе 1 постепенно восстанавливается рабочее давление, которое через штуцер 12 и открытый вентиль 13 поступает на нижний штуцер золотникового корпуса 14, который перекрыт поршнем 15, добавочно ему парный штуцер трубопровода 18 тоже перекрыт этим же поршнем 15. В трубопровод 18 давление из напорного трубопровода 1 не поступает и он по-прежнему через верхнюю пару штуцеров золотникового корпуса 14, через надпоршневую полость сообщается с атмосферой. Таким образом обеспечивается полное закрытие плашек 7 в корпусе 5 превектора.

После ремонта или замены наземного трубопровода 3 пуск в эксплуатацию устройства для герметизации скважины осуществляется нажатием штока 16 золотникового корпуса 14 вышеописанным образом.

Таким образом, осуществляется перекрытие наземного трубопровода при его разрушении на газовых и нефтяных скважинах и магистральных трубопроводах транспорта нефти и газа. Это не только устраняет огромные потери продукта и многолетние экологические загрязнения окружающей среды, но и предотвращает воспламенение, взрывов и пожаров с катастрофическими последствиями.

Установку устройства для герметизации устья скважины на трубопроводах транспорта нефти и газа рекомендуется устанавливать перед объектами народнохозяйственного значения - промышленные и населенные объекты, мосты и т.д.

1. Роматов В.П. Разработки автоматического превентора НТС, "Машины и нефтяное оборудование", 1973, №10, с.8-10.

2. Авторское свидетельство СССР №883330, М. Кл. E21B 33/06, 1981 (прототип).