RU202389U1

RU202389U1 - PREVENTOR WITH HYDRAULIC SHEAR DRIVE

Info

Publication number: RU202389U1
Application number: RU2020120863U
Authority: RU
Inventors: Иван Сергеевич Николаев; Иван Владимирович Метляков; Дмитрий Валентинович Кобелев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТерминалСтройИнвест"
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2021-02-16

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию нефтяных и газовых скважин, в частности, к превенторам с гидроприводом срезных плашек. Превентор содержит корпус, в котором установлены срезные плашки, гидроприводы перемещения плашек, содержащие гидроцилиндры с поршнями и штоками, каналы, выполненные в корпусе и гидроприводе, к гидроцилиндру аксиально присоединен дополнительный гидроцилиндр с поршнем, крышкой и штоком, в котором выполнены каналы, сообщающие полость дополнительного гидроцилиндра с полостью основного гидроцилиндра. Заявляемая конструкция превентора имеет высокую технологичность сборки узлов их и ремонтопригодность.The utility model relates to the oil and gas industry, to the equipment of oil and gas wells, in particular, to hydraulic shear ram BOPs. The preventer contains a housing in which shear rams are installed, hydraulic drives for moving the rams containing hydraulic cylinders with pistons and rods, channels made in the housing and a hydraulic drive, an additional hydraulic cylinder with a piston, a cover and a rod is axially attached to the hydraulic cylinder, in which channels are made communicating the cavity of the additional a hydraulic cylinder with a cavity of the main hydraulic cylinder. The claimed design of the preventer has a high manufacturability of assembly of their units and maintainability.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, к оборудованию нефтяных и газовых скважин, в частности, к превенторам с гидравлическим приводом (гидроприводом) срезных плашек.The utility model relates to the oil and gas industry, to the equipment of oil and gas wells, in particular, to BOPs with a hydraulic drive (hydraulic drive) of shear rams.

В области техники широко известны противовыбросовые превенторы с режущими функциями плашек для отрезания труб и оборудования, удерживаемых в превенторе. Известные конструкции превенторов имеют плашки с возможностью их приведения в действие в противоположно расположенных крышках, прикрепленных к основному корпусу. В превенторах обычно применяют трубные плашки, для охвата и герметизации трубы и/или инструментов для изоляции ствола скважины и срезающие плашки для физического срезания трубы или инструмента, используемого в скважинных работах. Плашки обычно устанавливаются противоположно друг другу на сторонах основного корпуса. При активировании, трубные плашки уплотняются друг с другом в центре основного корпуса над центром ствола скважины с последующим срезанием трубы срезными плашками. Для создания достаточного давления при приведении в действие плашек для срезания труб высокой прочности для поршней приводов плашек необходимо значительное внешнее пространство, достаточное для размещения крупногабаритных гидравлических цилиндров, поэтому существует необходимость в противовыбросовом превенторе, который может быстро и эффективно срезать трубы и оборудование, используемое в скважинных работах, которое включает в себя большие трубы, такие как обсадные трубы, утяжеленные бурильные трубы, без увеличения вертикальных габаритов превентора и без увеличения давления гидрожидкости приводов плашек.BOPs with ram cutting functions for cutting off pipes and equipment retained in the BOP are well known in the art. Known BOP designs have ram actuators in opposed covers attached to the main body. BOPs typically use pipe rams to wrap around and seal pipe and / or wellbore isolation tools and shear rams to physically cut a pipe or tool used in downhole operations. The dies are usually installed opposite each other on the sides of the main body. When activated, the pipe rams are sealed against each other in the center of the main body above the center of the wellbore, followed by shearing of the pipe with shear rams. The ram actuator pistons require sufficient external space to accommodate large hydraulic cylinders to generate sufficient pressure when actuating high strength pipe shearing rams, so there is a need for a blowout preventer that can quickly and efficiently cut pipes and equipment used in downhole applications. work that includes large pipes such as casing pipes, drill collars, without increasing the vertical dimensions of the BOP and without increasing the hydraulic pressure of the ram drives.

Из области техники известен превентор, содержащий корпус, выполненный с возможностью стыковки с устьевой арматурой скважины. В полости корпуса расположены срезные плашки для резки труб, гидропривод с поршнями на валах, которые с одной стороны связаны с плашками, а с другой - пропущены через торцевые отверстия в корпусе гидропривода и взаимодействуют с толкателями, установленными в направляющих втулках, закрепленных на торцах гидропривода, каналы для подвода давления к гидроприводу выполнены в теле корпуса превентора и гидропривода [патент РФ на полезную модель №48354, МПК Е21В 33/06, опубликовано 10.10.2005].A preventer is known in the art, comprising a housing adapted to be docked with a wellhead. In the cavity of the body there are shear dies for cutting pipes, a hydraulic drive with pistons on the shafts, which on the one hand are connected to the dies, and on the other, are passed through the end holes in the housing of the hydraulic drive and interact with pushers installed in the guide bushings fixed on the ends of the hydraulic drive, the channels for supplying pressure to the hydraulic drive are made in the body of the preventer housing and the hydraulic drive [RF patent for useful model No. 48354, IPC Е21В 33/06, published 10.10.2005].

Также известен превентор, содержащий корпус, в котором установлены с возможностью перемещения срезные глухие плашки, гидроприводы перемещения плашек, содержащие гидроцилиндры с поршнями и штоками, каналы, выполненные в корпусе и гидроприводе для подачи в полость гидроцилиндра под давлением жидкости управления плашками [патент РФ на изобретение №2542005, МПК Е21В 33/06, опубликовано 20.02.2015] - выбранный в качестве ближайшего аналога.Also known is a preventer containing a housing in which shear blind dies are installed with the ability to move, hydraulic drives for moving the dies containing hydraulic cylinders with pistons and rods, channels made in the housing and a hydraulic drive for supplying the cavity of the hydraulic cylinder under pressure of the control fluid of the dies [RF patent for invention No. 2542005, IPC Е21В 33/06, published on February 20, 2015] - selected as the closest analogue.

Недостатком известных конструкций является то, что усилия гидроприводов с одним поршнем для быстрого резания труб срезными плашками, где требуется большое усилие на плашки недостаточны, а для увеличения давления в приводах плашек, необходима подача повышенного давления, что требует переделки всей системы управления гидравлическими приводами срезных плашек.The disadvantage of the known designs is that the efforts of hydraulic drives with one piston for fast cutting of pipes with shear dies, where a large force on the dies is required, is insufficient, and to increase the pressure in the drives of the rams, an increased pressure is required, which requires alteration of the entire control system of hydraulic drives of shear dies ...

В последнее время с целью создания достаточного давления при приведении в действие плашек для срезания труб высокой прочности увеличивают диаметр поршня гидропривода, что требует наличие дополнительного внешнего пространства, достаточного для размещения крупногабаритных гидравлических цилиндров.Recently, in order to create sufficient pressure when actuating rams for cutting high-strength pipes, the diameter of the hydraulic piston has been increased, which requires additional external space sufficient to accommodate large-sized hydraulic cylinders.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является увеличение усилий без увеличения диаметра поршней гидроцилиндров, при одновременном повышении производительности работы срезных плашек превентора.The problem to be solved by the claimed utility model is to increase efforts without increasing the diameter of the pistons of the hydraulic cylinders, while increasing the performance of the preventer shear rams.

Поставленная задача решается тем, что в превенторе с гидравлическим приводом срезных плашек, содержащем корпус, в котором установлены с возможностью перемещения срезные плашки, гидроприводы перемещения плашек, содержащие гидроцилиндры с поршнями и штоками, каналы, выполненные в корпусе и гидроприводе для подачи в полость гидроцилиндра под давлением жидкости управления плашками согласно полезной модели к гидроцилиндру аксиально присоединен дополнительный гидроцилиндр с поршнем, штоком и крышкой, при этом в штоке дополнительного гидроцилиндра выполнены каналы, сообщающие полость дополнительного гидроцилиндра с полостью основного гидроцилиндра. Гидравлический привод содержит стержень, полость которого сообщает канал в крышке, работающий на закрытие плашки, через каналы в основном гидроцилиндре с полостью этого гидроцилиндра.The problem is solved by the fact that in a preventer with a hydraulic drive of shear rams, containing a housing in which shear rams are installed with the ability to move, hydraulic drives for moving the rams containing hydraulic cylinders with pistons and rods, channels made in the housing and a hydraulic drive for feeding into the cavity of the hydraulic cylinder under According to the utility model, an additional hydraulic cylinder with a piston, a rod and a cover is axially connected to the hydraulic cylinder by the pressure of the control fluid of the rams, while channels are made in the additional hydraulic cylinder rod that communicate the cavity of the additional hydraulic cylinder with the cavity of the main hydraulic cylinder. The hydraulic drive contains a rod, the cavity of which communicates a channel in the cover, working to close the ram, through the channels in the main hydraulic cylinder with the cavity of this hydraulic cylinder.

Технический результат заключается в повышении надежности и скорости перерезания труб срезными плашками превентора.The technical result consists in increasing the reliability and speed of cutting pipes with shear rams of the preventer.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид превентора с каналами на открытие, разрез А-А и каналами на закрытие разрез Б-Б. На Фиг. 2 изображена аксонометрическая проекция узла гидропривода срезной плашки в положении «закрыто», на фиг. 3 - чертеж гидропривода в положении «открыто».The utility model is illustrated by drawings, where FIG. 1 shows a general view of a preventer with opening channels, section A-A and closing channels, section B-B. FIG. 2 shows an axonometric projection of the shear ram hydraulic drive unit in the "closed" position, FIG. 3 is a drawing of the hydraulic actuator in the "open" position.

Превентор содержит корпус 1, на котором оппозитно монтируются пара гидроприводов. Каждый гидропривод содержит гидроцилиндр 2, в котором размещен поршень 3 (Фиг. 2) со штоком 4. Гидроцилиндр 2 котором размещен поршень 3 (Фиг. 2) со штоком 4. Крышка 5 имеет полость для размещения в ней срезной плашки 6. В указанной крышке 5 выполнены каналы 7 и 8, соответственно для подачи под давлением в полость А гидроцилиндра 2 жидкости управления плашкой. На открытие плашки жидкость подается по каналу 7 через втулку 10, а закрытие по каналу 8 через втулку 9. Каналы 7 и 8 сообщаются с гидроканалами корпуса превентора 11 и 12. Аксиально гидроцилиндру 2 установлен дополнительный гидроцилиндр 13 с поршнем 14, штоком 15 и крышкой 16. В штоке 15, упирающимся в поршень, выполнены каналы 17, сообщающие полость Б дополнительного гидроцилиндра 13 с полостью А гидроцилиндра 2. Гидроцилиндр 2 содержит полый стержень 18, функция которого заключается в сообщении гидроканала 12 корпуса 1 превентора, через крышку 5 с полостью А, через каналы 17 с полостью Б. В крышке 5 выполнено отверстие 19 под стержень 20, который центрирует поршень 3 от заклинивания и предотвращает вращение плашки. Конструкция гидравлического привода плашек выполнена разборной из отдельных деталей, что позволяет значительно снизить металлоемкость привода, без снижения надежности. Громоздкие цельные гидроприводы, обычно применяемые в превенторах аналогичного типа, при поломке требуют полной замены всего узла, сборная же конструкция позволяет производить замену отдельных деталей.The preventer contains a housing 1, on which a pair of hydraulic drives are mounted oppositely. Each hydraulic actuator contains a hydraulic cylinder 2, in which a piston 3 (Fig. 2) with a rod 4. A hydraulic cylinder 2 is located, a piston 3 (Fig. 2) with a rod 4. The cover 5 has a cavity for accommodating a shear plate 6. In the specified cover 5, channels 7 and 8 are made, respectively, for supplying the ram control fluid under pressure to the cavity A of the hydraulic cylinder 2. The liquid is fed to the opening of the ram through channel 7 through the bushing 10, and the closure through channel 8 through the bushing 9. Channels 7 and 8 communicate with the hydraulic channels of the preventer housing 11 and 12. Axially to the hydraulic cylinder 2, an additional hydraulic cylinder 13 with a piston 14, a rod 15 and a cover 16 is installed. In the rod 15, abutting against the piston, channels 17 are made, communicating the cavity B of the additional hydraulic cylinder 13 with the cavity A of the hydraulic cylinder 2. The hydraulic cylinder 2 contains a hollow rod 18, the function of which is to communicate the hydraulic channel 12 of the preventer housing 1 through the cover 5 with the cavity A, through the channels 17 with the cavity B. In the cover 5 there is a hole 19 for the rod 20, which centers the piston 3 from jamming and prevents the die from rotating. The design of the hydraulic drive of the rams is made of collapsible parts, which can significantly reduce the metal consumption of the drive, without reducing reliability. Bulky one-piece hydraulic drives, usually used in BOPs of a similar type, in the event of a breakdown, require a complete replacement of the entire unit, while the modular design allows replacement of individual parts.

Превентор с гидравлическим приводом срезных плашек работает следующим образом.The BOP with a hydraulic shear ram drive works as follows.

Масло гидравлической системы от гидростанции (не показана) под давлением поступает по каналу 12 в корпусе превентора через втулку 9 с двумя уплотнительными кольцами в гидроцилиндр 2. По каналу 8, полому стержню 18 и каналам в крышке 16 масло подается в полость А гидроцилиндра 2, где создает давление на поршень 3. Одновременно масло по каналам 17 в штоке 15 поступает в полость Б дополнительного гидроцилиндра 13, где создает давление на поршень 14, создающий, в свою очередь, давление на шток 15, который обеспечивает поджим срезной плашки 6 посредством упора и давления на поршень 3. Тем самым за счет суммарного усилия достигается эффективность резания труб. Для открытия плашки, давление в канале 12 корпуса сбрасывается, а масло под давлением подается по каналу 11. Далее через втулку 10 поступает в полость А гидроцилиндра 2, воздействием на поршень 3 происходит перемещение плашки 6 на открытие.The oil from the hydraulic system from the hydraulic station (not shown) is supplied under pressure through channel 12 in the preventer housing through the bushing 9 with two O-rings into the hydraulic cylinder 2. Through channel 8, the hollow rod 18 and channels in the cover 16, the oil is supplied to the cavity A of the hydraulic cylinder 2, where creates pressure on the piston 3. At the same time, the oil through the channels 17 in the rod 15 enters the cavity B of the additional hydraulic cylinder 13, where it creates pressure on the piston 14, which, in turn, creates pressure on the rod 15, which provides pressing the shear ram 6 by means of a stop and pressure on piston 3. Thus, due to the total force, the efficiency of pipe cutting is achieved. To open the ram, the pressure in the channel 12 of the body is released, and the oil under pressure is supplied through channel 11. Then, through the sleeve 10 it enters the cavity A of the hydraulic cylinder 2, the action on the piston 3 moves the ram 6 to open.

Благодаря осевому расположению двух поршней в одном гидроприводе, высота превентора значительно меньше, чем в конструкциях с увеличенным поршнем, а усилие на срезные плашки, создаваемое гидроприводом, значительно больше. За счет повышения давления срезной плашки на разрезаемую трубу процесс срезания происходит быстрее, в отличие от аналогов, где при малом давлении на срезную плашку перерезание твердых труб происходит медленнее, и чтобы увеличить скорость, необходимо повышать давление.Due to the axial arrangement of two pistons in one hydraulic drive, the height of the preventer is significantly lower than in designs with an enlarged piston, and the force on the shear rams generated by the hydraulic drive is much higher. By increasing the pressure of the shear ram on the pipe being cut, the cutting process is faster, in contrast to analogues, where at low pressure on the shear ram, cutting solid pipes is slower, and to increase the speed, it is necessary to increase the pressure.

При проверке работоспособности заявляемого превентора на испытательном стенде ООО «ТерминалСтройИнвест» на гидропривод было подано давление среды до 105 МПа, при котором гидропривод успешно выполнял свои функции по перерезанию образцов труб любой твердости, применяемой в нефтегазовой отрасли. Работа гидропривода при указанном давлении обеспечивает совместимость заявляемого превентора с широкой линейкой гидравлических станций управления превенторами. Кроме того, заявляемая конструкция превентора, имеет высокую технологичность сборки узлов их и ремонтопригодность.When checking the performance of the claimed preventer at the test bench of TerminalStroyInvest LLC, the hydraulic drive was supplied with a medium pressure of up to 105 MPa, at which the hydraulic drive successfully performed its functions of cutting pipe samples of any hardness used in the oil and gas industry. The operation of the hydraulic drive at the specified pressure ensures the compatibility of the claimed BOP with a wide range of hydraulic BOP control stations. In addition, the claimed design of the preventer has a high manufacturability of assembly of their units and maintainability.

Claims

A blowout preventer with a hydraulic drive for shear rams, containing a housing in which shear rams are installed with the ability to move, hydraulic drives for moving the rams, containing hydraulic cylinders with pistons and rods, channels made in the housing and a hydraulic drive for supplying the cavity of the hydraulic cylinder under pressure of the control fluid of the ram that an additional hydraulic cylinder with a piston, a rod and a cover is attached axially to the hydraulic cylinder, while channels are made in the additional hydraulic cylinder rod, communicating the cavity of the additional hydraulic cylinder with the cavity of the main hydraulic cylinder, and the hydraulic drive contains a rod, the cavity of which communicates the channel in the cover, working to close the die , through the channels in the main hydraulic cylinder with the cavity of this hydraulic cylinder.