Результат интеллектуальной деятельности: Способ восстановления проходного канала задвижек на устье скважины

Изобретение относится к нефтегазодобывающей и геологоразведочной отраслям промышленности и предназначено для восстановления соосности осей отверстия шибера задвижки и ее проходного канала при проведении работ по ликвидации аварийных ситуаций на скважинах, например, для выполнения замены неисправной коренной задвижки фонтанной арматуры существующими устройствами для смены задвижек устьевого оборудования под давлением без глушения скважины, необходимым условием выполнения которой является обязательного наличие полно проходного сечения канала скважины с целью ввода в ствол пакерующего элемента.

В процессе длительной эксплуатации скважины могут возникнуть нарушения работоспособности коренной задвижки устьевого оборудования, выражающиеся в отсутствии возможности ее закрытия или открытия, как частичного, так и полного, по причинам заклинивания шибера внутри полости задвижки, Наиболее проблемной неисправностью в таких случаях является поломка (обрыв) штока привода шибера при его полностью закрытом положении, что приводит к неуправляемости скважиной и прекращению эксплуатации с безусловны переводом ее в состояние капитального ремонта.

Существует способ вскрытия шиберов запорной арматуры, осуществляемый созданием направленного взрыва (1), после выполнения которого все ремонтные работы производятся только после глушения скважины. Однако применение данного способа может привести к непредсказуемому техническому состоянию скважины после осуществленного внутри ее канала направленного взрыва, при этом восстановление продуктивности скважины после ее глушения является долговременным и затратным процессом.

Также существуют устройства для сверления стенок газового технологического оборудования под давлением (2), (3), (4), имеющие схожие друг с другом конструктивные исполнения, включающие корпус, ходовой винт, шток с инструментом, штурвалы для их вращения, присоединительный несущий фланец, комплекты переходных фланцев для присоединения к задвижкам различных типоразмеров. В числе выполняемых технологических операций этими устройствами имеется возможность производить сверление шиберов задвижек, однако заложенные параметры по ряду величин диаметров сверления (18, 30, 36, 42 мм) не удовлетворяют необходимым требованиям обеспечения полного проходного канала в аварийных задвижках (50, 65, 80, 100, 150 мм), так как пакерующие элементы, имеющиеся в комплекте устройств для смены задвижек под давлением, выполнены именно под эти диаметры.

Целью изобретения является осуществление восстановления проходного канала задвижек при состояниях частичного или полного закрытия ее шибера и отсутствия управляемости его положения по причине обрыва штока привода.

Поставленная цель достигается устройством для восстановления проходного канала задвижек на устье скважины, монтируемого на фланец задвижки фонтанной арматуры, состоящим из корпуса, внутри которого имеет возможность перемещаться вдоль его оси полый ходовой винт со вставленным внутрь него цилиндрическим штоком, приводимые, оба вместе или раздельно, во вращение вокруг своих осей установленными на их концах штурвалами, отличающимся тем, что оно комплектуется специальным клином, монтируемым на конце штока, спускаемого в полость аварийной задвижки, посредством которого производится принудительное перемещение неуправляемого шибера, находящегося в положении частичного открытия ее канала в положение полного открытия, а принудительное перемещение шибера в случае полного его закрытия производится после предварительного его сквозного сверления по центру оси скважины устанавливаемым на штоке инструментом для обработки высокопрочных сплавов с целью подготовки опорной поверхности, на которую, впоследствии, воздействует, сменяемая вместо сверла, подготовленная сборка из двух, соединенных между собой и имеющих возможность сдвигаться по пазам относительно друг друга, клиньев, изготовленных из проката круглого сечения диаметром, позволяющим им свободно перемещаться в канале задвижек при минимальном зазоре, при этом вертикальное усилие, прилагаемое на верхний клин, перемещает введенный в контакт с просверленным шибером нижний клин в горизонтальном направлении, сдвигая его в сторону открытия и образовывая, при этом, зазор между стенками отверстия шибера и проходного канала задвижки, после чего специальным клином, установленным взамен извлеченной сборки клиньев, и введенный своим острым концом в образовавшийся зазор, шибер приводится в состояние полного открытия.

Конструкция устройства приведена на фиг. 1, на фиг. 2 - положение специального клина в задвижке после его ввода в зазор между стенками отверстия шибера и проходного канала скважины; на фиг. 3 - то же после восстановления положения шибера в полностью открытом состоянии задвижки; на фиг. 4 - сборка клиньев, зафиксированных в начальном положении составных частей подпружиненным фиксатором; на фиг. 5 - положение сборки клиньев в задвижке после ее посадки в просверленное в шибере отверстие; на фиг. 6 - то же после приложения усилия Р на верхний клин.

Устройство состоит (фиг. 1) из корпуса 1, на один конец которого навинчивается по конусной резьбе присоединительный фланец 2 с установленным на нем узлом контроля величины давления скважинной среды 3 с манометром и игольчатым клапаном, а на другой конец, так же по конусной резьбе, навинчена муфта 4, внутри которой по трапецеидальной резьбе имеет возможность перемещаться вдоль оси полый ходовой винт 5 при вращении его штурвалом 6. В полости ходового винта 5 расположен шток 7, имеющий возможность только вращаться вокруг своей оси при повороте штурвалом 8, так как осевое перемещение штока относительно ходового винта заблокировано распорной втулкой 9 и упорным подшипником 10 с опорной втулкой 11. Величина длины корпуса L подбирается при конструировании с учетом обеспечения величины необходимого перемещения Н ходового винта в полостях задвижек наибольшего типоразмера в обслуживаемом регионе.

Устройство комплектуется специальными клиньями 12 и переходными фланцами 13 для работы с задвижками разных типоразмеров, специальными сверлами, оснащенными пластинами твердого сплава для сверления шиберов (на фигуре не показаны), а так же комплектами сборок из двух, соединенных между собой и имеющих возможность сдвигаться по пазам, относительно друг друга, клиньев, состоящих из верхнего клина 14 и нижнего 15, зафиксированных между собой подпружиненным фиксатором 16 (фиг.4).

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Перед применением по назначению оно прессуется избыточным давлением согласно требованиям инструкции по его эксплуатации и, в случае обнаружения утечек давления, принимаются меры по их устранению.

На шпиндель устройства крепится специальный клин, а на присоединительный фланец устанавливается переходный фланец, по размерам соответствующие типоразмеру задвижки, после чего устройство устанавливается на верхний фланец рабочей задвижки устьевого оборудования.

Открывают рабочую задвижку и контролируют отсутствие утечек давления скважинной среды через уплотнительные узлы устройства, в случае обнаружения принимают меры по их устранению, после чего вращением штурвала 6 опускают шток до упора специального клина 12 в шибер коренной задвижки, степень открытия которого неизвестно. При медленном вращении штурвала 8, с одновременным поджиманием ходового винта 5 штурвалом 6, клин 12, вращаясь вокруг своей оси, «нащупает», если он имеется, зазор h между стенками отверстия шибера и проходного канала задвижки и, зауженным своим концом, внедрится в этот зазор (фиг. 2). Дальнейшее медленное, с незначительным покачиванием влево-вправо, вращение, штурвала 8, при одновременном поджатии штурвалом 6, приведет к перемещению шибера в сторону открытия до момента входа в его отверстие цилиндрической части клина 12, в результате чего его ось полностью совпадет с осью проходного канала скважины (фиг. 3).

Отсутствие вертикального перемещения ходового винта 5 при вращении штурвала 8 сигнализирует о том, что ожидаемого зазора h не существует, т.е. шибер находится в полностью закрытом положении. В этом случае устройство демонтируется, специальный клин заменяется на сверло и, после повторного его монтажа, производят сквозное сверление шибера диаметром d1, формируя, тем самым, опорную поверхность (отверстие d1) для контакта с нижним клином сборки клиньев (фиг.4). Сверло заменяется на сборку клиньев соответствующего задвижке типоразмера, ориентируя при этом, угол наклона клиньев в направлении горизонтального перемещения шибера задвижки, с визуальной фиксацией какой-либо пометкой на рукоятке штурвала 8, и опускают ее до упора торца нижнего клина в шибер со входом цапфы нижнего клина, выполненный диаметром d1-1 мм, в отверстие d1 (фиг. 5). Штурвалом 6 прилагают усилие Р на верхний клин сборки, от действия которого нижний клин, возникающим усилием F, передвигает, опираясь цапфой на стенки отверстия d1, шибер задвижки в сторону открытия, образовывая при этом зазор S между стенками проходного отверстия шибера и проходного канала задвижки (фиг. 6). Сборку из двух клиньев заменяют на специальный клин и производят совмещение осей проходных отверстий шибера и задвижки методикой, изложенной выше по тексту к фиг. 3.

Устройство испытано в цеховых и полевых условиях на Оренбургском газоконденсатном месторождении.

Источники информации

1. «Способ вскрытия шиберов запорной арматуры», патент на изобретение №2190752, 10.10.2002 г.

2. «Устройство для сверления оборудования, находящегося под давлением», патент на изобретение №2217269, 27.11.2003 г.

3. «Устройство сверлильно-фрезерное УСФ», патент на изобретение №2309821, 10.11.2007 г.

4. «Устройство для сверления отверстий под давлением УСО-70», патент №2603413, 02.11.2016 г.