устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье без глушения скважины

Формула изобретения

Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье без глушения скважины, содержащее опорную плиту, ходовые винты, приводной вал, узлы герметизации приводного вала и полного штока, отличающееся тем, что снабжено сменными пакерами-насадками, имеющими шлипсовый захват, фиксирующий и удерживающий их в цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб или в цилиндрическом переходящим в раструб в направлении скважины канале бокового отвода крестовины фонтанной арматуры от выталкивающего действия давления скважины и снабжено также сцепляющим и расцепляющим узлом для отсоединения приводного вала и полого штока от пакера-насадки после его установки и соединения с ним перед извлечением его, а форма плашек шлипсового захвата выполнена по форме соответствующей цилиндрическому каналу фонтанной арматуры, не имеющему упора, или внутренней поверхности верхней части насосно-компрессорных труб или цилиндрическому переходящему в раструб в направлении скважины каналу бокового отвода крестовины фонтанной арматуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к эксплуатации пробуренных скважин и может быть использовано для смены неисправных задвижек фонтанной арматуры без глушения скважины при добыче нефти и газа.

Известно устройство для смены задвижек на устье скважины (класс E 21 B 33/03 N 175633), содержащее две опорные плиты, ходовые винты, приводной вал, полый шток, пакер, механизм герметизации штока относительно корпуса задвижки с фланцем, узел крепления к фонтанной арматуре.

Недостатки устройства следующие.

а) После установки пакера внутри фонтанной арматуры при раскреплении фланцевого соединения и последующей работе, когда перемещают задвижку и часть устройства, имеющих большой вес, создаются условия для отрицательного их действия.

Действие происходит от их соприкосновения с длинными деталями устройства, выступающими из фонтанной арматуры (полый шток), ходовыми винтами и другими, подобно длинным рычагам. Такое действие создает опасность нарушения фиксации пакера и его герметичности.

б) Устройство может применяться только для цилиндрического канала фонтанной арматуры.

Известно также устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины (класс E 21 B 33/03 N 1838577).

Данное устройство содержит опорную плиту, полый шток, пакер, приводной вал, опорные сухари и конический насадок, установленный на валу с возможностью взаимодействия с опорными сухарями и образование узла крепления полого штока к внутренней поверхности крестовины фонтанной арматуры, при этом полый шток выполнен с равномерно расположенными по его окружности радиальными отверстиями, в которых размещены опорные сухари.

Недостатки этого устройства следующие.

а) В период после распределения фланцев, когда перемещают задвижку и часть устройства, создаются условия для отрицательного действия их (трение, толчки, вес) на выступающие из канала фонтанной арматуры подобно длинному рычагу - полый шток, приводной вал. Такое действие создает опасность нарушения фиксации пакера и его герметичности.

б) Применить его можно только для замены задвижек, установленных на крестовине фонтанной арматуры. Для его работы необходимо наличие упорного бурта в канале фонтанной арматуры для опирания на него опорных сухарей.

Цель предлагаемого изобретения - повысить надежность устройства в работе, исключив отрицательное действие перемещаемых задвижки и частей устройства на выступающую из канала фонтанной арматуры длинную часть устройства при раскреплении фланцевого соединения и в процессе последующей работы, и создании возможности замены всех задвижек фонтанной арматуры как при цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб, так и в цилиндрическом переходящем в раструб в направлении скважины канале в боковом отводе крестовины фонтанной арматуры.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено сменными пакерами - насадками, имеющими шлипсовый захват, фиксирующий и удерживающий их в цилиндрическом канале фонтанной арматуры, не имеющем упора, или внутри верхней части насосно-компрессорных труб или в цилиндрическом переходящим в раструб в направлении скважины канале бокового отвода крестовины фонтанной арматуры от выталкивающего действия давления скважины и снабжено также сцепляющим и расцепляющим узлом для отсоединения приводного вала и полого штока от пакера - насадки после его установки и соединения с ним перед извлечением его, а форма плашек шлипсового захвата выполнена по форме соответствующей цилиндрическому каналу фонтанной арматуры, не имеющему упора, или внутренней поверхности верхней части насосно-компрессорных труб, или цилиндрическому переходящему в раструб в направлении скважины каналу бокового отвода крестовины фонтанной арматуры.

На фиг. 1-6 показана схема устройства. Устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины состоит из привода (фиг. 1, 2) и сменных пакеров-насадок (фиг. 3,4,5,6). Привод содержит приводной вал 1, полый шток 2. Приводной вал 1 и полый шток 2 проходят через узлы герметизации 3, 4. На корпус 5 узла герметизации 3 приводного вала 1 опирается опорная плита 6. Опорная плита 6 имеет центральное осевое отверстие для корпуса 5 узла герметизации 3 и два отверстия для ходовых винтов 7. Корпус 5 фиксируется в осевом отверстии опорной плиты 6 гайкой 8. Ходовые гайки 9 навинчины на ходовые винты 7. На приводном валу 1 установлены пружина 10, упорная втулка 11, центратор 12, зафиксированный двумя шайбами-пружинами 13. В конце приводного вала 1 имеется штифт 14. На полом штоке 2 закреплен наконечник 15 с помощью резьбы и фиксирующего винта 16. На конце наконечника 15 вырезаны выступы. На ходовых винтах 7 установлены фиксирующие втулки 17. Привод имеет фланец 18 для присоединения к задвижке. На концах ходовых винтов 7, проходящих через отверстия фланца 18, нарезана резьба для крепления устройства к задвижке фонтанной арматуры.

Пакеры-насадки (фиг. 3,4,5,6) выполнены с двумя вариантами плашек шлипсовых захватов. На фиг. 3 и 4 показан пакер-насадка для цилиндрического, переходящего в раструб бокового канала крестовины фонтанной арматуры. На фиг. 5 и 6 пакер-насадка для цилиндрического канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. На фиг. 3 и 5 пакера-насадки изображены в свободном состоянии. На фиг. 4 и 6 - пакера-насадки в сжатом состоянии.

Пакер-насадка состоит из уплотнительных элементов 21, плашки 22, валика 23, гайки ходовой 24, кольца 25, конуса 26, шайбы-пружины 27, фиксирующую конус 26 на валике 23. На конце валика 23 закреплен наконечник 28 с помощью резьбы и штифта 29. С помощью наконечника 28 пакер-насадка соединяется с приводным валом 1 привода. На внутренней поверхности плашки 22 вырезан паз по типу ласточкина хвоста, посредством которого она взаимодействует с конусом 26. На верхней поверхности кольца 25 вырезаны т-образные пазы, посредством которых оно взаимодействует с плашками. На боковой поверхности ходовой гайки 24 прорезаны пазы, в которых входят выступы наконечника 15 полого штока 2. Через боковые отверстия ходовой гайки 24 и уплотнительные элементы 21 проходят винты 30, которые ввинчены в кольцо 25.

Смена неисправной задвижки производится следующим образом.

Перед применением устройства необходимо присоединить сменный пакер-насадку к приводу. Присоединить надо пакер-насадку, имеющий шлипсовый захват с формой плашек, соответствующей форме канала внутри фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. Для этого надо вставить конец приводного вала 1 в наконечник 28 валика 23 пакера-насадки, совместить выступы наконечника 15 полого штока 2 с пазами на ходовой гайке 24, затем сжать пружину 10, уперев буртик валика 23 в жесткий предмет, и привести приводной вал 1 в зацепление с наконечником 28 валика 23. Закрыть вентиль 31. Вставить пакер-насадку внутрь задвижки, присоединить фланец 18 устройства к задвижке фонтанной арматуры. Открыть задвижку. Вращением ходовых гаек 9 переместить пакер-насадку внутрь канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб к месту его установки. Вращением приводного вала 1 привести плашки 22 в зацепление с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб и сжать уплотнительные элементы 21. Вращаемый приводной вал 1 через штифт 14 и наконечник 28 вращает валик 23, ходовая гайка 24 удерживается выступами наконечника 15 полого штока 2. Расстояние между буртиком валика 23 и ходовой гайки 24 уменьшается. Буртик валика 23 толкает конус 26. Конус 26 взаимодействует с плашками 22. Плашки 22 взаимодействуют с кольцом 25. За счет этих взаимодействий плашки 22 перемещаются и приходят в зацепление с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней частью насосно-компрессорных труб, а уплотнительные элементы 21 сжимаются за счет уменьшения расстояния между ходовой гайкой 24 и кольцом 25, герметично разобщают полость неисправной задвижки от полости скважины. При этом необходимо контролировать положение шлипсового захвата и пакера-насадки в целом по указателю 31 и длине хода ходовых гаек 9 и опорной плиты 6 внутри канала фонтанной арматуры или верхней части насосно-компрессорных труб. Если необходимо, то корректировать их положение надо перемещением опорной питы 6, вращая ходовые гайки 9, и вращая приводной вал 1. Открыть вентиль 32, снизить давление внутри устройства и демонтируемой задвижки до атмосферного. Наличие избыточного давления контролировать по выходящей струе и по манометру, который присоединен к вентилю 32 через тройник. При недостаточной герметичности вращением приводного вала 1 дожать уплотнительные элементы 21. Убедившись в отсутствии избыточного давления, надежности действия шлипсового захвата раскрепить фланцевое соединение, демонтировать неисправную задвижку с приводом устройства. Установить новую задвижку. Затем отрегулировать направление положения штифта 14 приводного вала 1 в соответствии с положением выреза на наконечнике 28 валика 23, а направление выступов наконечника 15 полого штока 2 - с положением, соответствующим направлению пазов на ходовой гайке 24. Присоединить привод устройства к установленной задвижке, при этом приведя в зацепление приводной вал 1 через штифт 14 с наконечником 28 валика 23, а выступы наконечника 15 полого штока 2 - с ходовой гайкой 24. Вращением приводного вала 1 уплотнительные элементы 21 приводятся в свободное состояние, а шлипсовый захват из зацепления. Приводной вал 1 через штифт 14 вращает валик 23 и наконечник 28, ходовая гайка 24 удерживается выступами наконечника 15 полого штока 2. Расстояние между буртиком валика 23 и ходовой гайки 24 увеличивается. Конус 26, зафиксированный шайбой-пружиной 27 на валике 23, перемещается и расстояние между ходовой гайкой 24 и кольцом 25 тоже увеличивается до первоначального в соответствии с длиной винтов 30. В следствие того, что плашки 22 связаны с конусом 26 и кольцом 25, они приближаются к оси валика 23 и выходят из зацепления с внутренней стенкой канала фонтанной арматуры или верхней частью насосно-компрессорных труб. После этого вращением ходовых гаек 9 на ходовых винтах 7 переместить пакер-насадку в первоначальное положение перед шибером задвижки. Закрыть задвижку и демонтировать устройство.