Устройство для герметизации устья скважины

СОЮЗ СОВЕТСНИХОСЗВЛЮтаесиижРЕСПУБЛИК 0% (11) В 306 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) О.К. Колыхалов, Г.Л. Гендель, П.В. Куцын и В.А. Малышкин (71) Волго-Уральский научно-исследовательский и проектный институт по добыче и переработке сероводородсодержащих газов(56) 1. Мищевич В.И. и др. Справочник инженера по бурению, т. 2. М., "Недра", 1973, с. 254.2, Авторское свидетельство СССР В 346472, кл. Е 21 В 33/06, 1969 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ СКВАЖИНЫ, содержащее корпус с кольцевым выступом и соплами, сту" пенчатые уплотнительные плашки, герметизирующие бурильную колонну и выступ корпуса, и механизм приводаплашек, выполненный в виде самоцентрнрующего токарного патрона, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности герметизацииустья скважины в процессе буренияпутем предотвращения преждевременногоизноса уплотнительных плашек, оноснабжено кожухом с зубчатым венцомна его внутренней поверхности, а накорпусе установлены контактный эле".мент, взаимодействующий с бурильнойколонной, кинематически связанная свенцом электромагнитная реверсивнаямуфта, датчики контроля изменениядиаметра бурильной колонны и ограничения хода плашек, связанные сэлектрической частью электромагнитнойреверсивной муфтой, причем корпус среверсивной муфтой установлен с воз"можностью вращения в неподвижном кожухе.513 1 1113Изобретение относится к нефтегазо добывающей промьппленности, в частности к конструкциям превенторов, предназначенным для герметизации устья нефтяных и газовых скважин при бурении.Известно устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус с кольцевым выступом и соплами, ступенчатые уплотнительные плаш О ки, герметизирующие выступ корпуса, и механизм привода плашек, выполненный в виде самоцентрирующегося токарного патрона 13.Недостатками известного устройст ва являются низкая надежность герметизации устья скважины вследствие ,необходимости обеспечения постоянного зазора между плашками и бурильной колонной, достаточного в момент 20 прохождения замка, а также высокая трудоемкость ручного управления открытием и закрытием плашек.Известно также устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус с кольцевым выступом и соплами, ступенчатые уплотнительные плашки, герметизирующие бурильную колонну и выступ корпуса, и механизм привода плашек выполненный в виде самоцентри- ЗО рующего токарного патрона 121. Однако известное устройство не обеспечивает надежную герметизацию устья скважины, поскольку в,процессе бурения уплотнительные плашки изнаши-З ваются при прохождении замков труб через устройство.Цель изобретения - повышение надежности герметизации устья скважины в процессе бурения путем предотв ращения преждевременного износа уплотнительных плашек.Поставленная цель достигается тем, что устройство для герметизации устья скважины, содержащее корпус с 4 кольцевым выступом и соплами, ступенчатые уплотнительные плашки, герметизирующие бурильную колонну и выступ корпуса, и механизм привода плашек, выполненный в виде самоцентрирующего о токарного патрона, снабжено кожухом с зубчатым венцом на его внутренней поверхности, а на корпусе установлены контактный элемент, взаимодействующий с бурильной колонной, кинема тически связанная с венцом электромагнитная реверсивная муфта, датчики контроля изменения диаметра бурильной колонны и ограничения хода плашек, связанные с электрической частью электромагнитной реверсивной муфтой, причем корпус с реверсивной муфтой установлен с возможностью вращения в неподвижном кожухе.На Фиг.1 изображено устройство для герметизации устья скважины; на фиг.2 - схема управления механизмом переме:,ения плашек.Устройство состоит из корпуса 1, самоцентрирующегося патрона 2, содержащего ведомую 3 и ведущую 4 шестерни, реечный кулачок 5 и разгрузочную втулку 6. На реечный кулачок 5 насажена ступенчатая плашка 7, футерованная уплотнителем 8. В корпус 1 вставлен вал 9, который одним концом вставляется в ведущую шестерню 4, а другим выведен наружу для насадки на него привода, кинематически связанного с ведомым валом 1 О, например, электромагнитной реверсивной муфты 11, жестко закрепленной на корпусе 1, Ведущий вал 12 реверсивной муфты 11 кинематически связан с зубчатым венцом 13, жестко закрепленным на внутренней поверхности неподвижного кожуха 14.Корпус 1 вращается внутри неподвижного кожуха 14 на подшипниках 15, герметизация между корпусом 1 и кожухом 14 достигается за счет уплотнительных элементов 16, Корпус закрыт крышкой 17 с жестко закрепленным на нем контактными элементом 18.Корпус 1 выполнен с кольцевым выступом 19 и соплами 20 для охлаждения и омывания уплотнителей 8.Состороны проходного отверстия разгрузочной втулки 6 корпуса 1 и кольцевого выступа 19 устанавливаются датчики контроля изменения диаметра бурильной колонны 21 и 22 соответственно. С внутренней стороны корпуса 1 и с внешней стороны кольцевого выступа 19 устанавливаются датчики ограничения хода плашек 23 и 24 соответственно. Датчики 21 - 24 управляют электромагнитной реверсивной муфтой 11, питание которой осуществляется через щеточный контакт 25.Контактный элемент 18 взаимодействует с бурильной колонной 26, передавая вращение ее корпусу.Для получения нужного направления вращения ведомого вала 10, электромагнитной реверсивной муфты 11 при13513 4 35 45 50 3 11 неизменном направлении вращения ведущего вала 12 ток подается в одну иэ частей муфты 11 (1 или 11).Схема содержит конечными зыключатели ВК 1, ВК 2, ВКЗ, 1 К 4, работающие как датчики 21, 22, 23, 24 соответственно. Подача тока в 1 часть муфты 11 осуществляется посредством последовательно включенных ВК 4 и ВК 2 на пускатель П 2, а в часть 11 - путем последовательно включенных ВКЗ и ВК 1 на пускатель П 1. Схема содержит кнопку управления КУ 1 или кнопку "Рабо,чее положение", которая шунтирует ВК 2 и кнопку управления КУ 2 или кнопку "Закрыто", которая шунтирует ВК 1.Устройство работает следующим образом.Устройство в комплекте противовыбросового оборудования устанавливают на устье скважины. При опускании бурильная колонна 26 взаимодействует с контактным элементом 18, посредством которого приходит во вращение корпус 1.При нажатии вынесенной кнопки "Рабочее положение" или КУ 1 подается напряжение на П 2, который включает реверсивную муфту 11 на прямое вращение ведомого вала 10. Вращение ведущего вала реверсивной муфты 11 осуществляется за счет кинематических связей от зубчатого венца 13Вращение ведомого вала 10 реверсивной муф" ты 11 передается за счет кинематических связей валу 9, вращение которого передается на ведущую ыестерню 4, вращающую ведомую шестерню З.и перемещающую реечный кулачок 5 со ступенчатыми плашками 7 и уплотнителями 8, герметизирующими затрубное пространство в месте соприкосновения уплотнителя 8 с кольцевым выступом 19 корпуса 1 и бурильной колонной 26. Одновременно происходит нажатие ВК 4 (датчик 24), который обеспечивает П 2; муфта отключается, переходя в,нейтральное положение.При подходе к уплотнительному узлу замок бурильной колонны 26 нажимает ВК 1 (датчик 21), при этом подается напряжение на П 1, включающее реверсивную муфту 11 на обратное 5 1 О 15 20 25 30 40 вращение ведомого вала 10, вращение которого передается посредством кинематических связей валу 9 механизма привода плашек, который перемещает ступенчатые плашки 7 с уплотнителями 8 от бурильной колонны 26 до нажатия ВКЗ (датчик 23), при этом обесточивается П 1, муфта отключается, переходя в нейтральное положение,После прохождения уплотнительного узла замок бурильной колонны 26 нажимает ВК 2 (датчик 22), который посредством П 1 включает муфту 11 на прямое вращение ведомого вала 1 О.Механизм привода плашек перемещает ступенчатые плашки 7 с уплотнителями 8 к буровой колонне 26, герметизируя эатрубное пространство, до нажатия ВК 4 (датчик 24), которьп, обесточивая П 1, выключает муфту 11, переводя в нейтральное положение.Перед разгерметизацией затрубного пространства и подъемом бурильной колонной 26 нажимается вынесенная кнопка "Открыто" или КУ 2, При этом подается напряжение на П 1, который включает реверсивную муфту 11 на обратное вращение ведомого вала 12. Механизм привода плашек перемещает ступенчатые плашки 7 с уплотнителями 8 от бурильной колонны 26 до нажатия ВКЗ (датчик 23), после чего муфта переходит в нейтральное положение.Реверсивная муфта 11 и датчики 21 - 24 управления муфтой могут иэготовляться с пневматическим или любым другим приводом.Таким образом, предлагаемая конструкция устройства обеспечивает автоматизацию управления открытием и закрытием плашек и повышение надежности герметизации устья скважины путем предотвращения преждевременного износа уплотнительных элементов, так как в момент прохожцения замков бурильной колонны последовательное открытие и закрытие плашек происходит автоматически.Универсальность конструкции устрой ства допускает его применение как в качестве вращающегося превентора, так и в качестве превентора с трубными плашками в схЕме обвязки устья скважины в процессе бурения.