устройство для одновременной замены стволовых задвижек фонтанной арматуры под давлением

Формула изобретения

Устройство для одновременной замены стволовых задвижек фонтанной арматуры под давлением, содержащее корпус с двумя неподвижными составными ходовыми винтами, двумя составными штангами и одним полым установочным штоком с размещенным в нем пакерующим штоком, установочный шток выполнен с возможностью его вертикального перемещения в центральном отверстии корпуса, при этом винты, штанги и установочный шток установлены в траверсах, размещенных на разных высотных отметках относительно корпуса, на одном конце установочного штока размещен пакерующий элемент для перекрытия ствола фонтанной арматуры, состоящий из уплотняющих манжет и гайки, на другом конце - пакерующий шток с пятой, входящий в зацепление с приводом сжатия уплотняющих манжет пакерующего элемента, при этом пята установочного штока установлена с возможностью передачи усилия от давления скважинной среды на верхнюю траверсу, ограниченную от перемещения двумя гайками, размещенными на составных ходовых винтах, а составные ходовые винты и составные штанги размещены на опорах, состоящих из нескольких кронштейнов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для замены задвижек в процессе ремонта устьевого оборудования, в частности при ремонте фонтанной арматуры газовых скважин путем одновременной замены нескольких стволовых задвижек.

В процессе эксплуатации газовых скважин нередко выходят из строя задвижки фонтанной арматуры. Струнные задвижки, расположенные на рабочих струнах фонтанной арматуры, можно заменить, перекрыв одну из стволовых задвижек, например, надкоренную задвижку. Заменить стволовые задвижки более проблематично. Надкоренную задвижку можно заменить, перекрыв нижерасположенную, коренную, задвижку, что разрешается только в исключительных случаях, при ликвидации аварий. Коренную задвижку можно заменить либо после глушения скважины, либо с использованием устройства по патенту № 18730 РФ. Заменить обе стволовые задвижки, тем более одновременно, можно только после глушения скважины. В условиях низких пластовых давлений любое глушение скважины приводит к необратимому загрязнению призабойной зоны, к трудностям в освоении скважины после ремонта, а то и к невозможности ее освоения. Поэтому необходимо устройство, позволяющее проводить одновременную замену всех стволовых задвижек без глушения скважины, под давлением.

Известно устройство, применяемое для замены задвижек фонтанной арматуры под давлением, включающее корпус с установочным штоком, внутри которого расположен пакерующий шток с пакерующим элементом, штанги, установленные в кронштейнах [RU № 38821 U1, МПК 7 E21B 33/00, опубл. 10.07.04, Бюл № 19].

Недостаток устройства заключается в том, что с его помощью невозможно провести одновременную замену нескольких стволовых задвижек под давлением, в частности коренной и надкоренной.

Известно устройство, применяемое для замены задвижек фонтанной арматуры под давлением, включающее корпус с установочным штоком, внутри которого расположен пакерующий шток с пакерующим элементом, штанги, установленные в кронштейнах [RU № 18730 U1, МПК 7 E21B 33/00, опубл. 10.07.01].

Недостаток устройства заключается в том, что с его помощью невозможно провести одновременную замену нескольких стволовых задвижек под давлением, в частности коренной и надкоренной.

Задача, стоящая при создании устройства, состоит в разработке надежной конструкции устройства для ремонта устьевого оборудования без глушения скважины.

Достигаемый технический результат состоит в обеспечении возможности одновременной замены стволовых задвижек фонтанной арматуры под давлением, без глушения скважины.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что устройство для одновременной замены стволовых задвижек фонтанной арматуры под давлением содержит корпус с двумя неподвижными составными ходовыми винтами, двумя составными штангами и одним полым установочным штоком с размещенным в нем пакерующим штоком, установочный шток выполнен с возможностью его вертикального перемещения в центральном отверстии корпуса, при этом винты, штанги и установочный шток установлены в траверсах, размещенных на разных высотных отметках относительно корпуса, на одном конце установочного штока размещен пакерующий элемент для перекрытия ствола фонтанной арматуры, состоящий из уплотняющих манжет и гайки, на другом конце - пакерующий шток с пятой, входящий в зацепление с приводом сжатия уплотняющих манжет пакерующего элемента, при этом пята установочного штока установлена с возможностью передачи усилия от давления скважинной среды на траверсу, ограниченную от перемещения двумя гайками, размещенными на составных ходовых винтах, а составные ходовые винты и составные штанги размещены на опорах, состоящих из нескольких кронштейнов.

На фиг.1 показано заявляемое устройство в виде разреза в плоскости А-А, на фиг.2 - то же, в виде разреза в плоскости Б-Б, на фиг.3 - то же, в виде разреза в плоскости В-В, на фиг.4 - то же, вид сверху.

Устройство состоит из корпуса 1, двух неподвижных составных ходовых винтов 2 и двух составных штанг 3, расположенных диаметрально друг против друга, одного полого установочного штока 4, во внутренней полости которого размещается пакерующий шток 5. Установочный шток 4 выполнен с возможностью вертикального перемещения в центральном отверстии корпуса 1. На одном конце установочного штока 4 расположен пакерующий элемент 6, предназначенный для перекрытия ствола фонтанной арматуры, на другом конце - пакерующий шток 5 с пятой 7, предназначенной для упора установочного штока 4 в верхнюю траверсу 8. Пакерующий элемент 6 состоит из цилиндрических уплотняющих манжет 9, которые сжимаются под действием пакерующего штока 5 при его движении вниз во внутренней полости установочного штока 4, и гайки 10. Верхняя траверса 8 установлена на составных ходовых винтах 2 с возможностью ее перемещения по ним (вниз и вверх). От радиального перемещения верхняя траверса 8 удерживается двумя составными штангами 3. Ограничение движения верхней траверсы 8 вниз по составным ходовым винтам 2 и составным штангам 3 осуществляется двумя гайками 11, расположенными на составных штангах 3. В крайнем верхнем положении верхняя траверса 8 фиксируется к съемнику 12, предназначенному для монтажа и демонтажа устройства на фонтанной арматуре, двумя зацепами 13. Места сочленений составных ходовых винтов 2 с их промежуточными составляющими - стойками 14 и места сочленений штанг 3 с их промежуточными составляющими - стойками 15 дополнительно крепятся промежуточной траверсой 16, проходящей через установочный шток 4, и нижней траверсой 17, закрепленной на корпусе 1.

Корпус 1 крепится на фланец буферной задвижки 18 фонтанной арматуры.

Составные ходовые винты 2 со стойками 14 своими нижними сочленениями -домкратами 19 и штанги 3 со стойками 15 своими нижними сочленениями - винтами 20 крепятся соответственно на нижнем фланце переводной катушке 21 трубной головки и верхнем фланце корпуса 22 трубной головки. Крепление осуществляется при помощи четырех опор. Каждая опора в свою очередь состоит из четырех комплектов верхнего и нижнего накладных кронштейнов 23. Кронштейны 23 надеваются поверх гаек фланцевого соединения трубной головки и стягиваются двумя удлиненными шпильками 24 попарно. Третья шпилька является распорной (не показано). Образуются четыре струбцины, дополнительно докрепляющие фланцевое соединение трубной головки.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально проводят закрытие буферной задвижки 18 фонтанной арматуры и освобождение ее верхнего фланца для монтажа на нем корпуса 1 заявляемого устройства. Закрывают ближние к стволу фонтанной арматуры струнные задвижки. Демонтируют рабочие струны фонтанной арматуры.

На нижнем фланце переводной катушки 21 трубной головки и верхнем фланце корпуса 22 трубной головки монтируют четыре пары накладных кронштейнов 23, образующих четыре опоры. На двух противоположных по диаметру стяжных удлиненных шпильках 24 кронштейнов 23 устанавливают два поворотных ролика 25 тросовой оснастки.

К съемнику 12 крепят верхнюю траверсу 8, фиксируя ее в верхнем положении зацепами 13. На установочном штоке 4 крепят пакерующий элемент 6. Затем поднимают заявляемое устройство грузоподъемным агрегатом (не показано) и подают на скважину. Далее соединяют фланцевое соединение корпуса 1 с буферной задвижкой 18.

Присоединяют составные ходовые винты 2 со стойками 14 при помощи домкратов 19 и составные штанги 3 со стойками 15 при помощи винтов 20 к кронштейнам 23.

После этого определяют требуемое расстояние ввода пакерующего элемента 6 в ствол фонтанной арматуры, собирают тросовую оснастку, пропуская трос через поворотные ролики 25.

Далее открывают поочередно стволовые задвижки (в нашем случае - коренную 27, надкоренную 28 и буферную 18). Осторожно спускают пакерующий элемент 6 в ствол фонтанной арматуры на требуемое расстояние. При этом уплотняющие манжеты 9 пакерующего элемента 6 должны полностью разместиться в переводной катушке 21 трубной головки.

При успешном завершении спуска пакерующего элемента 6 в ствол фонтанной арматуры проводят фиксацию верхней траверсы 8 с помощью гаек 10 и вращением пакерующего штока 5 по часовой стрелке с помощью гайки 10 проводят запакеровку пакерующего элемента 6 путем сжатия уплотняющих манжет 9.

С использованием вентиля (не показано), находящегося в корпусе 1, во внутренней полости заменяемых задвижек избыточное давление снижают до атмосферного, после чего вентиль закрывают и выдерживают задвижку в таком состоянии в течение 30 мин. Отсутствие давления указывает на герметичность установки пакерующего элемента 6. В случае обнаружения пропусков проводится дополнительная подтяжка пакерующего элемента 6 вращением пакеровочного штока 5 при помощи гайки 10.

Проведя визуальный осмотр и убедившись в отсутствии пропусков, приступают к отвинчиванию гаек нижнего фланца коренной задвижки 27 и вращением гаек 11 на составных штангах 3 приподнимают корпус 1 над фонтанной арматурой на высоту (в нашем случае 400 мм), достаточную для установки страховочной вилки (не показано). Далее отвинчивают накидные гайки на четырех кронштейнах 23 на фланцевом соединении трубной головки и снимают заявляемое устройство со скважины вместе с неисправными надкоренной 28 и коренной 27, а также буферной 18 задвижками.

С использованием грузоподъемного агрегата (не показано) заявляемое устройство подается на специальную площадку, на которой отсоединяются неисправные задвижки 28 и 27. Далее проводят соединение корпуса 1 и вновь устанавливаемых исправных задвижек в сборе при необходимости с переходной катушкой 29. Переходная катушка 29 предусмотрена в комплекте устройства для того, чтобы была возможность устанавливать задвижки с присоединительными размерами, отличающимися от ранее установленных на скважине, например задвижки зарубежного производства на задвижки отечественного производства.

Устройство в сборе с вновь устанавливаемыми исправными задвижками, которые должны быть в открытом положении, подают на скважину и монтируют на составных ходовых винтах 2 и составных штангах 3 в кронштейны 23 опор.

Пакерующий шток 5 подводят к пакерующему элементу 6 и соединяют с ним накидной гайкой 30. Далее проводят демонтаж вилки (не показано), монтируют устройство на переводную катушку 21 трубной головки и крепят их фланцевые соединения.

Вращением пакерующего штока 5 против часовой стрелки проводят ослабление герметизации пакерующего элемента 6, его распакеровку. После этого проводят подъем пакерующего элемента 6 над шибером коренной задвижки 27 и закрывают ее.

После окончания работ устройство демонтируют. В местах установки кронштейнов 23 устанавливают ранее снятые шпильки.

Заявляемое устройство обеспечивает возможность замены под давлением сразу нескольких стволовых задвижек (в нашем случае двух, надкоренной и коренной). При этом скважина не глушится, продолжительность ремонтных работ по замене неисправных стволовых задвижек сокращается.

Достоинством предлагаемого устройства является возможность дополнительного проворота установочного штока 4 с закрепленным на нем пакерующим элементом 6 вдоль оси пакерующего штока 5. Это увеличивает вероятность успешной проводки пакерующего элемента 6 к месту установки при несоосности элементов устьевого оборудования (шиберы и корпуса задвижек, крестовина, переводная катушка). Проворот установочного штока 4 осуществляется за шестигранный выступ пяты 7.

Наличие на составных штангах 3 гаек 11 позволяет верхней траверсе 8 с установочным штоком 4 свободно перемещаться вниз, то есть обеспечивает возможность перемещать пакерующий элемент 6 с помощью тросовой оснастки грузоподъемным устройством (автокраном), преодолевая усилие от давления скважинной среды на установочный шток 4 механическим способом. Гайки 11 вслед за траверсой 8 по завершении спуска пакерующего устройства завинчиваются по месту без приложения мускульных усилий.