[go: up one dir, main page]

RU2525894C1 - Wellhead box - Google Patents

Wellhead box Download PDF

Info

Publication number
RU2525894C1
RU2525894C1 RU2013101435/03A RU2013101435A RU2525894C1 RU 2525894 C1 RU2525894 C1 RU 2525894C1 RU 2013101435/03 A RU2013101435/03 A RU 2013101435/03A RU 2013101435 A RU2013101435 A RU 2013101435A RU 2525894 C1 RU2525894 C1 RU 2525894C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wellhead
cavity
valve
housing
ball
Prior art date
Application number
RU2013101435/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013101435A (en
Inventor
Евгений Михайлович Кузьмин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Геофизика" (ОАО НПФ "Геофизика")
Priority to RU2013101435/03A priority Critical patent/RU2525894C1/en
Publication of RU2013101435A publication Critical patent/RU2013101435A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525894C1 publication Critical patent/RU2525894C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.
SUBSTANCE: wellhead box comprises cases with through channel for lowering logging instruments on cable. Note here that the case is arranged under spider and consists of the parts (cases) making the through channel composed by communicated "top", "mid" and "bottom" cavities. Case cavities houses detachable automatic check valve, ball valve and starter valve. Wellhead box bearing device incorporates extra free-running hollow rod with adapter at bottom end and pressure transducer.
EFFECT: enhanced performances, safe operation, simplified remote control.
5 dwg

Description

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к испытанию их в процессе бурения трубными испытателями пластов.The invention relates to the drilling of oil and gas wells, in particular to testing them in the process of drilling pipe testers formation.

Известна устьевая головка (патент РФ №2078903, Е21В 21/03, 1997 г.), которая содержит корпус с конической резьбой для стыковки с бурильными трубами и полый вертикальный ствол с отводом, установленный на подшипниках в корпусе устройства. Отвод выполнен в виде тройника, в котором размещено запорно-сальниковое устройство. Запорно-сальниковое устройство состоит из горизонтального запорного вала с золотником, при этом запорный вал установлен на ленточной резьбе и снабжен дистанционным приводом в виде колеса, охваченного фалом на угол 180°. Ветви фала образуют замкнутое кольцо.Known wellhead (RF patent No. 2078903, ЕВВ 21/03, 1997), which contains a housing with a tapered thread for docking with drill pipes and a hollow vertical barrel with a tap mounted on bearings in the housing of the device. The tap is made in the form of a tee, in which a locking gland device is located. The locking gland device consists of a horizontal locking shaft with a spool, while the locking shaft is mounted on a tape thread and equipped with a remote drive in the form of a wheel covered by a halyard at an angle of 180 °. The branches of a halyard form a closed ring.

Известное техническое решение обеспечивает дистанционное управление устьевой головкой, которая открывает циркуляционный клапан испытателя пластов и сбрасывает из бурильных труб пластовую воду или нефть, плотность которых ниже плотности бурового раствора. Дистанционное ручное управление устройством осуществляется посредством натяжения соответствующего фала, передающего крутящий момент запорному валу.The known technical solution provides remote control of the wellhead, which opens the circulation valve of the formation tester and discharges formation water or oil from the drill pipes whose density is lower than the density of the drilling fluid. Remote manual control of the device is carried out by tensioning the corresponding halyard transmitting torque to the locking shaft.

К недостаткам данной конструкции следует отнести необходимость постоянного демонтажа устьевой головки для спуска геофизических приборов в скважину, что снижает сроки ее эксплуатации, а также низкую надежность работы, а именноThe disadvantages of this design include the need for constant dismantling of the wellhead for lowering geophysical instruments into the well, which reduces the time of its operation, as well as low reliability, in particular

- для закрытия устьевой головки необходимо произвести вращение колеса на неопределенное количество оборотов. При большом плече вращения колеса известной конструкции могут возникнуть ситуации заклинивания резьбы в крайних положениях;- to close the wellhead, it is necessary to rotate the wheel an indefinite number of revolutions. With a large shoulder of rotation of a wheel of a known design, situations of jamming of a thread in extreme positions may arise;

- резьба золотника подвержена повышенному износу из-за постоянного трения в процессе открытия/закрытия устьевой головки;- the spool thread is subject to increased wear due to constant friction during the opening / closing of the wellhead;

- подвижный гибкий элемент (фал) может слететь с колеса дистанционного управления, что приведет к необходимости остановки процесса и устранения аварийной ситуации, а соответственно к увеличению затрат времени по задалживанию скважины;- a movable flexible element (halyard) can fly off the remote control wheel, which will lead to the necessity of stopping the process and eliminating the emergency situation, and, accordingly, to increase the time required to fill the well;

- отсутствие защитного устройства типа автоматического обратного клапана для закрытия устьевой головки в случае аварийной ситуации (аномально высокого пластового давления, фонтанирования).- the absence of a protective device such as an automatic check valve to close the wellhead in the event of an emergency (abnormally high reservoir pressure, gushing).

Известна конструкция устьевой головки с дистанционным управлением. (Варламов П.С., Григулецкий В.Г., Варламов Г.П., Варламов С.П. Пластоиспытательное оборудование для гидродинамических исследований пластов нефтяных и газовых скважин: Производственно-практическое издание. - Уфа. ГУП РБ «Уфимский полиграфкомбинат, 2004, с.292 - 298), принятая за прототип.The known design of the wellhead with remote control. (Varlamov P.S., Griguletsky V.G., Varlamov G.P., Varlamov S.P. Testing equipment for hydrodynamic studies of oil and gas wells: Production and practical publication. - Ufa. State Unitary Enterprise RB Ufa Printing Plant, 2004 , p. 292 - 298), adopted as a prototype.

Известная конструкция содержит трубчатый корпус, составленный из верней и нижней полостей, полую крестовину, жестко связанную с верхней полостью корпуса и опирающуюся на торец нижней полости корпуса, кожух с шарикоподшипниками и переходник. При этом свободный конец корпуса нижней полости опирается на шарикоподшипники, размещенные в кожухе.The known design comprises a tubular housing made up of upper and lower cavities, a hollow cross, rigidly connected to the upper cavity of the housing and resting on the end of the lower cavity of the housing, a casing with ball bearings and an adapter. In this case, the free end of the housing of the lower cavity is supported by ball bearings located in the casing.

Верхняя полость корпуса снабжена запорным клапаном в виде поршня, жестко связанного с подпружиненным первым дифференциальным полым штоком, и гидравлической камерой со вторым дифференциальным полым штоком и патрубками для подключения к системе дистанционного гидравлического управления устьевой головкой. Кожух устьевой головки навинчивается на переходник, и затем переходник наворачивается на верхний конец бурильной трубы.The upper body cavity is equipped with a shut-off valve in the form of a piston rigidly connected to the spring-loaded first differential hollow rod, and a hydraulic chamber with a second differential hollow rod and nozzles for connection to the remote hydraulic control system of the wellhead. The casing of the wellhead is screwed onto the adapter, and then the adapter is screwed onto the upper end of the drill pipe.

К недостатку известной конструкции следует отнести ее низкую надежность, поскольку для обеспечения и поддержания проходного канала устройства при спуске скважинного прибора необходимо постоянное поддержание давления на клапан, то есть клапан должен постоянно находиться под давлением. При этом давление на клапан может порой достигать порядка 20 МПа. Кроме того, дистанционное управление известной устьевой головкой осуществляется двумя гидравлическими насосами, что само по себе затратно. А для предотвращения автоматического закрытия клапана устьевой головки и сброса груза над поршнем необходим строгий контроль параметров рабочего давления, вычисляемого для каждого случая по своей определенной формуле, что также влияет на надежность работы устройства, поскольку такой контроль и расчет осуществляется оператором, то есть имеет значение человеческий фактор.The disadvantage of the known design should be attributed to its low reliability, since to ensure and maintain the channel of the device when lowering the downhole tool, it is necessary to constantly maintain pressure on the valve, that is, the valve must be constantly under pressure. Moreover, the pressure on the valve can sometimes reach about 20 MPa. In addition, the remote control of the well-known wellhead is carried out by two hydraulic pumps, which in itself is costly. And in order to prevent automatic closing of the wellhead valve and dumping of cargo over the piston, strict control of the working pressure parameters, calculated for each case according to their specific formula, is necessary, which also affects the reliability of the device, since such control and calculation is carried out by the operator, that is, the human value factor.

Технологической особенностью известных устьевых головок является то, что управление шаровым краном осуществляется вручную - открывается головка устьевая усилием от 150 до 200 Нм на рукоятке ключа, используемого для открытия-закрытия шарового крана. Также необходима подгонка головки устьевой по высоте над столом ротора для возможности ручного управления шаровым краном. Кроме того, перед открытием шарового крана у устьевых головок такого типа необходимо выравнивать давление над и под шаровым краном путем подачи давления в манифольдную линию над шаровым краном с помощью гидравлического агрегата.A technological feature of the well-known wellheads is that the ball valve is controlled manually - the wellhead is opened with a force of 150 to 200 Nm on the key handle used to open and close the ball valve. It is also necessary to adjust the head of the wellhead in height above the rotor table for manual control of the ball valve. In addition, before opening the ball valve at the wellheads of this type, it is necessary to equalize the pressure above and below the ball valve by applying pressure to the manifold line above the ball valve using a hydraulic unit.

При работе на скважинах, в которых содержится сероводород или углекислый газ с концентрацией, превышающей установленные нормы, для обеспечения безопасности проведения работ при выпуске пластового флюида на поверхность устьевая головка должна снабжаться запорным устройством с дистанционным управлением.When working in wells that contain hydrogen sulfide or carbon dioxide with a concentration exceeding the established standards, to ensure the safety of work when releasing formation fluid to the surface, the wellhead should be equipped with a remote-controlled shut-off device.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности конструкции устьевой головки, а также расширение ее функциональных возможностей, обеспечивающей дистанционное управление потоком рабочей среды, процессами контроля давления в полости бурильных труб, а также дистанционное управление процессом открытия/закрытия циркуляционного клапана (при собранном манифольде) для проведения прямой или обратной циркуляции рабочей среды.The objective of the present invention is to increase the reliability of the construction of the wellhead, as well as expanding its functionality, providing remote control of the flow of the working fluid, the process of controlling the pressure in the cavity of the drill pipe, as well as remote control of the process of opening / closing the circulation valve (with the assembled manifold) for direct or reverse circulation of the working environment.

Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.

В устьевой головке, включающей трубчатый корпус, установленные в полости корпуса запорное устройство и штуцеры для соединения с системой дистанционного управления запорным устройством, полую крестовину для гидравлического сообщения/разобщения между полостью корпуса, колонной труб и устьевым манифольдом, и подшипниковое устройство, обеспечивающее подвижную связь крестовины с колонной труб, согласно изобретению трубчатый корпус составлен из трех частей (корпусов), образующих сквозной канал из сообщающихся между собой верхней, средней и нижней полостей и установлен ниже крестовины, жестко соединяясь верхним концом с последней. При этом в верхней полости установлен съемный автоматический обратный клапан; в средней полости установлен шаровой затвор, а в боковой стенке нижней полости выполнен контейнер с установленным в нем клапаном-пускателем, а подшипниковое устройство снабжено полым штоком, установленным с возможностью свободного вращения вокруг продольной оси. Причем полый шток оснащен герметизирующими манжетами, установленными на верхнем конце, и переводником, жестко закрепленным на нижнем конце и оснащенным датчиком давления.In the wellhead, including the tubular housing, a locking device installed in the body cavity and fittings for connecting to the remote control system of the locking device, a hollow spider for hydraulic communication / separation between the body cavity, the pipe string and the wellhead manifold, and a bearing device providing movable communication between the spider with a pipe string, according to the invention, the tubular body is composed of three parts (bodies) forming a through channel of the upper, middle, communicating with each other and lower cavities and is installed below the cross, rigidly connecting the upper end to the latter. At the same time, a removable automatic non-return valve is installed in the upper cavity; A ball valve is installed in the middle cavity, and a container with a starter valve installed in it is made in the side wall of the lower cavity, and the bearing device is equipped with a hollow rod installed with the possibility of free rotation around the longitudinal axis. Moreover, the hollow stem is equipped with sealing cuffs installed on the upper end, and a sub, rigidly mounted on the lower end and equipped with a pressure sensor.

Предложенное техническое решение имеет следующие преимущества по сравнению с известными:The proposed technical solution has the following advantages compared to the known ones:

- установка трубчатого корпуса ниже крестовины, а также выполнение трубчатого корпуса из трех частей (корпусов), в виде последовательности сообщающихся между собой верхней, средней и нижней полостей обеспечивают возможность образования сквозного проходного канала через устьевую головку для спуска исследовательского оборудования в колонну труб без демонтажа устьевой головки;- installation of the tubular body below the crosspiece, as well as the execution of the tubular body of three parts (cases), in the form of a sequence of upper, middle and lower cavities communicating with each other, provide the possibility of the formation of a through passage through the wellhead for lowering the research equipment into the pipe string without dismantling the wellhead heads;

- наличие автоматического обратного клапана в верхней полости корпуса обеспечивает перекрытие сквозного проходного канала в случае аварийной ситуации (аномально высокого давления, угрозы фонтанирования) без участия оператора;- the presence of an automatic check valve in the upper cavity of the casing ensures the closure of the through passage in the event of an emergency (abnormally high pressure, threat of gushing) without operator intervention;

- наличие шарового затвора в средней полости корпуса обеспечивает надежное перекрытие сквозного канала оператором с дистанционного пульта управления;- the presence of a ball valve in the middle cavity of the housing provides reliable closure of the through channel by the operator from the remote control panel;

- конструкция клапана-пускателя позволяет значительно сократить время его срабатывания за счет короткого хода поршней и малой (3-4 МПа) величины рабочего давления для приведения их в действие. Причем рабочее давление открытия/закрытия шарового затвора не зависит от величины давления под устьевой головкой, что повышает надежность и безопасность конструкции устройства при работе с гидравлической линией высокого давления;- the design of the valve-actuator can significantly reduce its response time due to the short stroke of the pistons and small (3-4 MPa) magnitude of the working pressure to bring them into action. Moreover, the working pressure of the opening / closing of the ball valve does not depend on the pressure under the wellhead, which increases the reliability and safety of the device design when working with a high pressure hydraulic line;

- наличие клапана-пускателя в камере нижней полости корпуса обеспечивает управление работой циркуляционного клапана, расположенного ниже устьевой головки, осуществляемое посредством сброса шара клапана-пускателя внутрь колонны труб. При этом шар не перекрывает сквозной проходной канал и не мешает прохождению потока и/или спуску геофизического оборудования на кабеле через сквозной канал. Причем, предложенная конструкция обеспечивает возможность установки в клапан-пускатель шаров различного диаметра в зависимости от типоразмера применяемого циркуляционного клапана;- the presence of a starter valve in the chamber of the lower cavity of the housing provides control of the circulation valve located below the wellhead, carried out by dumping the ball of the valve starter inside the pipe string. In this case, the ball does not block the through passage channel and does not interfere with the passage of the flow and / or lowering of the geophysical equipment on the cable through the through channel. Moreover, the proposed design makes it possible to install balls of various diameters into the starter valve, depending on the size of the used circulation valve;

- в целом предложенная конструкция устьевой головки обеспечивает работу данного устройства при более низких, по сравнению с прототипом, значениях рабочего давления в гидравлической линии связи, что значительно повышает надежность и безопасность его работы на скважине. При этом пониженное давление в гидравлической линии связи способствует увеличению срока службы как отдельных элементов предложенной конструкции (резиновых колец, манжет и т.п.), так и всего устройства в целом. Причем предельное внутреннее давление (105 МПа) и максимальное рабочее давление (70 МПа) предложенной устьевой головки не уступает прототипу.- in general, the proposed design of the wellhead ensures the operation of this device at lower compared to the prototype, the values of the working pressure in the hydraulic communication line, which significantly increases the reliability and safety of its operation in the well. At the same time, a reduced pressure in the hydraulic communication line increases the service life of both individual elements of the proposed design (rubber rings, cuffs, etc.) and the entire device. Moreover, the maximum internal pressure (105 MPa) and the maximum working pressure (70 MPa) of the proposed wellhead is not inferior to the prototype.

Предложенное техническое решение отличается надежной конструкцией, обеспечивающей дистанционную безопасную и эффективную работу с устьевым оборудованием. При работе с предложенной устьевой головкой отпадает необходимость подготовки спецплощадки с лестницей для экстренного закрытия крана согласно п.4.5.13 Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности (Москва, 1993, НПО ОБТ), что снижает материальные затраты по ее монтажу и эксплуатации.The proposed technical solution is distinguished by a reliable design that provides remote safe and efficient work with wellhead equipment. When working with the proposed wellhead, there is no need to prepare a special site with a ladder for emergency closing of the tap according to paragraph 4.5.13 of the Safety Rules in the oil and gas industry (Moscow, 1993, NPO OBT), which reduces the material costs of its installation and operation.

На фиг.1 показана модульная схема конструкции предложенной устьевой головки в соединении с манифольдной линией и пультом дистанционного управления.Figure 1 shows a modular design diagram of the proposed wellhead in connection with the manifold line and the remote control.

На фиг.2 показан вариант конструкции автоматического обратного клапана, установленного в «верхней» полости устьевой головки.Figure 2 shows a design variant of an automatic check valve installed in the "upper" cavity of the wellhead.

На фиг.3 показан вариант конструкции шарового затвора, установленного в «средней» полости устьевой головки.Figure 3 shows a design variant of the ball valve installed in the "middle" cavity of the wellhead.

На фиг.4 показано выполнение контейнера с клапаном-пускателем в «нижней» полости устьевой головки.Figure 4 shows the implementation of the container with the starter valve in the "lower" cavity of the wellhead.

На фиг.5 показана конструкция подшипникового устройства устьевой головки.Figure 5 shows the design of the bearing device of the wellhead.

Устьевая головка представляет собой трубчатый корпус, составленный из корпусов 1, 2, 3, образующих сквозной канал из сообщающихся между собой «верхней», «средней» и «нижней» полостей соответственно; кожух 4, надетый на корпус 2, частично охватывая нижний конец корпуса 1, и жестко соединенный нижним концом с крышкой 5, и подшипниковое устройство 6. Верхний конец корпуса 1 жестко связан с крестовиной 7, посредством которой полости корпуса сообщаются с манифольдной линией 8. Нижний конец корпуса 3 жестко соединен с подшипниковым устройством 6, которое свободным концом соединяется с бурильной трубой 9. При этом в «верхней» полости устьевой головки установлен съемный автоматический обратный клапан 10 (на фиг.2), в «средней» полости установлен поршень 11 с радиальными сквозными щелями на поверхности и с шаровым затвором 12 на торце (фиг.3), а корпус 3 оснащен контейнером 13 с клапаном-пускателем 14.The wellhead is a tubular body composed of bodies 1, 2, 3, forming a through channel of communicating with each other "upper", "middle" and "lower" cavities, respectively; a casing 4, worn on the housing 2, partially covering the lower end of the housing 1, and rigidly connected with the lower end to the cover 5, and the bearing device 6. The upper end of the housing 1 is rigidly connected to the cross 7, through which the cavity of the housing communicates with the manifold line 8. The lower the end of the housing 3 is rigidly connected to the bearing device 6, which is connected by a free end to the drill pipe 9. At the same time, a removable automatic check valve 10 is installed in the “upper” cavity of the wellhead (FIG. 2), a piston is installed in the “middle” cavity 11 with radial through slots on the surface and with a ball valve 12 at the end (figure 3), and the housing 3 is equipped with a container 13 with a valve-actuator 14.

Подшипниковое устройство 6 снабжено свободно вращающимся вокруг продольной оси штоком 15 с переводником 16 на нижнем конце, оснащенным датчиком давления 17 (фиг.5), установленным в сквозном канале переводника, перпендикулярном продольной оси устройства. Кожух 4 охватывает корпус 2 с зазором, образуя гидравлическую линию 18 выравнивания давления (фиг.3), сообщающуюся в процессе работы с полостью сквозного канала устьевой головки. Корпус 3 оснащен штуцерами 19 и 20 для соединения устьевой головки с дистанционным пультом управления 51.The bearing device 6 is equipped with a rod 15 freely rotating around the longitudinal axis with a sub 16 at the lower end, equipped with a pressure sensor 17 (Fig. 5) mounted in a through channel of the sub, perpendicular to the longitudinal axis of the device. The casing 4 covers the housing 2 with a gap, forming a hydraulic line 18 pressure equalization (figure 3), communicating in the process of working with the cavity of the through channel of the wellhead. The housing 3 is equipped with fittings 19 and 20 for connecting the wellhead with a remote control 51.

Автоматический обратный клапан 10 (фиг.2), установленный в полости корпуса 1, представляет собой втулку 21, на верхнем конце которой установлена резиновая манжета 22 с шайбой 23, накрывающей манжету 22 сверху и имеющей диаметр меньше диаметра манжеты 22, и с шайбой 24, накрывающей манжету 22 снизу, равного с ней диаметра. На нижнем конце втулки 21 установлена шайба-ловитель 25 с фаской по периметру центрального отверстия. В полость втулки 21 свободно помещен металлический шар 26, имеющий диаметр, равный внутреннему диаметру манжеты 22, который в свободном состоянии находится на фаске шайбы-ловителя 25.The automatic check valve 10 (figure 2), mounted in the cavity of the housing 1, is a sleeve 21, at the upper end of which is installed a rubber sleeve 22 with a washer 23, covering the sleeve 22 from above and having a diameter smaller than the diameter of the sleeve 22, and with the washer 24, covering the cuff 22 from below, of equal diameter with it. A washer-trap 25 is installed at the lower end of the sleeve 21 with a chamfer around the perimeter of the central hole. A metal ball 26 is freely placed in the cavity of the sleeve 21, having a diameter equal to the inner diameter of the cuff 22, which is in a free state on the chamfer of the washer-trap 25.

Шаровой затвор 12, установленный в «средней» полости, образованной корпусом 2 и кожухом 4 (фиг.3), представляет собой шар 27, зафиксированный по продольной оси устройства в ответных проточках втулок 28 и 29 внутри штока 30 с пальцами 31, закрытыми крышкой 32. При этом втулка 28 герметично поджата сверху к оси шара 27 седлом 33 посредством пружины 34, установленной в корпусе 1, а втулка 29 поджата снизу к оси шара 27 корпусом 3 посредством втулок 35 и 36. Закрытие/открытие шарового затвора 12 осуществляется посредством подвижного штока 30, поступательное перемещение которого управляется давлением жидкости, поступающей в «среднюю» полость по гидравлической линии 18.The ball valve 12, mounted in the "middle" cavity formed by the housing 2 and the casing 4 (Fig.3), is a ball 27, fixed along the longitudinal axis of the device in the reciprocal grooves of the bushings 28 and 29 inside the stem 30 with the fingers 31, closed by a cover 32 Thus, the sleeve 28 is hermetically pressed from above to the axis of the ball 27 by the seat 33 by means of a spring 34 installed in the housing 1, and the sleeve 29 is pressed from below to the axis of the ball 27 by the housing 3 by means of the bushes 35 and 36. Closing / opening of the ball valve 12 is carried out by means of a movable rod 30, progressive moved which is controlled by the pressure of the fluid entering the "middle" cavity through a hydraulic line 18.

В «нижней» полости в стенке корпуса 3 размещен контейнер 13 с установленным в нем клапаном-пускателем (фиг.4) в виде шара 37, поджатого пружиной 38. Перпендикулярно оси контейнера 12 в корпусе 3 установлена втулка 39 с подвижным штоком 40, обеспечивающим срабатывание клапана-пускателя. Полость контейнера 13 сообщается с полостью корпуса 3. В исходном положении поджатый пружиной 38 шар 37 упирается в шток 40 и удерживается им.In the "lower" cavity in the wall of the housing 3 there is a container 13 with a trigger valve installed in it (Fig. 4) in the form of a ball 37 pressed by a spring 38. A sleeve 39 with a movable stem 40 is installed perpendicular to the axis of the container 12 in the housing 3, which ensures actuation starter valve. The cavity of the container 13 is in communication with the cavity of the housing 3. In the initial position, the ball 37 pressed by the spring 38 abuts against the stem 40 and is held by it.

Жестко соединенное с нижним концом корпуса 3 подшипниковое устройство 6 содержит корпус 41, втулку 42, крышку 43, разнесенные относительно друг друга по оси прибора подшипники 44, 45, 46 и установленную между подшипниками 44, 45 промежуточную втулку 47. Внутри корпуса 41 установлен шток 15 с возможностью свободного вращения вокруг продольной оси устройства. Верхний конец штока 15 оснащен герметизирующими манжетами 48, зажатыми втулками 49 и 50. Нижний конец штока 15 оснащен переводником 16 с дистанционным датчиком давления 17.The bearing device 6, rigidly connected to the lower end of the housing 3, comprises a housing 41, a sleeve 42, a cover 43, bearings 44, 45, 46 spaced apart from each other along the device axis and an intermediate sleeve 47 installed between the bearings 44, 45. A rod 15 is installed inside the housing 41 with the possibility of free rotation around the longitudinal axis of the device. The upper end of the rod 15 is equipped with sealing cuffs 48, clamped bushings 49 and 50. The lower end of the rod 15 is equipped with a sub 16 with a remote pressure sensor 17.

Управление работой устьевой головки осуществляется дистанционным пультом управления 51, оснащенным намоточным блоком катушек 52 и связанным с насосом высокого давления 53 и сливной емкостью 54. Дистанционный пульт управления 51 соединен посредством рукава высокого давления 55, через блок со штуцерами 19, 20 с «нижней» полостью корпуса 3.The operation of the wellhead is controlled by a remote control 51 equipped with a winding block of coils 52 and connected to a high pressure pump 53 and a drain tank 54. The remote control 51 is connected via a high pressure sleeve 55 through a unit with fittings 19, 20 with a “lower” cavity housing 3.

На практике работа с предложенной устьевой головкой осуществляется следующим образом.In practice, work with the proposed wellhead is carried out as follows.

После спуска пластоиспытательного оборудования в скважину осуществляют обвязку устьевой головки посредством крестовины 7 с манифольдом 8 и подключают посредством рукава высокого давления 55 к гидравлической системе дистанционного пульта управления 51.After the formation testing equipment is lowered into the well, the wellhead head is strapped by means of a spider 7 with a manifold 8 and connected via a high pressure sleeve 55 to the hydraulic system of the remote control 51.

Рукав высокого давления 55 представляет собой систему шлангов высокого давления, объединенных в одну линию с помощью промежуточных блоков стальной обмотки, которые одним концом подсоединяются к устьевой головке посредством блока гидравлической развязки со штуцерами 19, 56 на корпусе 3 и клапане-пускателе 14 соответственно, а свободным концом подсоединяются к пульту управления 51. Для монтажа рукава высокого давления 55 со скважинным оборудованием используют блок катушек 52, установленный на одной платформе с пультом управления 51, что обеспечивает удобство намотки рукава высокого давления 55 в процессе эксплуатации его на скважине и предотвращение его повреждения при монтаже и/или транспортировке.The high-pressure hose 55 is a system of high-pressure hoses combined in one line with the help of intermediate blocks of steel winding, which are connected at one end to the wellhead by means of a hydraulic decoupling block with fittings 19, 56 on the housing 3 and the valve-actuator 14, respectively, and free end connected to the control panel 51. For mounting the high pressure sleeve 55 with the downhole equipment, use the coil unit 52 mounted on the same platform with the control panel 51, which ensures Vaeth convenience of winding the high pressure hose 55 during its operation in the well and prevents it from damage during assembly and / or transport.

В процессе работы пластоиспытательного оборудования в нормальных рабочих условиях автоматический обратный клапан 10 устьевой головки находится в исходном состоянии, то есть шар 26 свободно лежит на фаске шайбы-ловителя 25. При этом шаровой затвор 12 «средней» полости находится в открытом состоянии, а подвижный шток 40 удерживает шар 37 клапана-пускателя «нижней» полости в контейнере 13.In the process of production of the test equipment in normal operating conditions, the automatic check valve 10 of the wellhead is in its original state, that is, the ball 26 lies freely on the chamfer of the washer-trap 25. In this case, the ball valve 12 of the “middle” cavity is in the open state, and the movable stem 40 holds the ball 37 of the starter valve of the "lower" cavity in the container 13.

Величина скважинного давления в процессе работы пластоиспытательного оборудования отслеживается дистанционным датчиком давления 17. Прием сигнала от датчика давления 17 осуществляется пультом управления 51 посредством волн (например, ультразвуковых волн, радиоволн и т.п.). Благодаря конструктивной особенности предложенной устьевой головки за счет вращения штока 15 с переводником 16 датчиком давления 17 обеспечивается непрерывный контроль давления жидкости в процессе работы скважинного оборудования, которое отслеживается оператором на пульте управления 51.The value of the borehole pressure during the operation of the formation testing equipment is monitored by a remote pressure sensor 17. The signal from the pressure sensor 17 is received by the control panel 51 by means of waves (for example, ultrasonic waves, radio waves, etc.). Due to the design features of the proposed wellhead due to the rotation of the rod 15 with a sub 16 pressure sensor 17 provides continuous monitoring of the fluid pressure during operation of the downhole equipment, which is monitored by the operator on the control panel 51.

В случае повышения скважинного давления относительно рабочего значения оператором с пульта управления 51 по гидравлической линии осуществляется закрытие шарового затвора 12, в результате чего предотвращается возможность резкого выброса пластового флюида на поверхность. А именно - оператором по рукаву высокого давления 55 с пульта управления 51 от насоса 53 подается под определенным давлением порция жидкости (масла) на штуцер 19, которая поступает на подвижный шток 30. Шток 30, перемещаясь на заданный ход, передает свое поступательное движение на пальцы 31, посредством которых по проточке на поверхности шара 27 осуществляется разворот последнего вокруг своей оси. Шар 27 поджимается к седлу 33 с уплотнительными элементами, обеспечивая герметичное перекрытие сквозного проходного канала устьевой головки. При закрытии шарового затвора 12 радиальные щели штока 11 совмещаются с гидравлической линией связи 18, обеспечивая прохождение скважинной жидкости в полость выше шарового затвора 12 и предотвращая возможность резкого выброса пластового флюида на поверхность. Далее оператором с пульта управления 51 подается команда на открытие шарового затвора 12, обеспечивая плавное открытие сквозного проходного канала устьевой головки. При этом происходит выравнивание давления над шаровым затвором 12 и под ним и безаварийный сброс давления по гидравлической линии 18 через манифольдную линию.In the case of increasing the borehole pressure relative to the operating value, the operator closes the ball valve 12 from the control panel 51 via a hydraulic line 12, as a result of which the possibility of a sharp discharge of formation fluid to the surface is prevented. Namely, the operator along the high pressure sleeve 55 from the control panel 51 from the pump 53 delivers, under a certain pressure, a portion of liquid (oil) to the fitting 19, which enters the movable rod 30. The rod 30, moving on a given stroke, transfers its translational motion to the fingers 31, through which the groove on the surface of the ball 27 is the turn of the latter around its axis. The ball 27 is pressed against the seat 33 with sealing elements, providing a tight seal through the passage channel of the wellhead. When closing the ball valve 12, the radial slots of the rod 11 are combined with the hydraulic communication line 18, ensuring the passage of the borehole fluid into the cavity above the ball valve 12 and preventing the possibility of a sharp discharge of the formation fluid to the surface. Next, the operator from the control panel 51 gives a command to open the ball valve 12, providing a smooth opening of the through passage channel of the wellhead. When this occurs, the pressure is equalized above the ball valve 12 and below it and trouble-free pressure relief through the hydraulic line 18 through the manifold line.

В случае возникновения аварийной ситуации, связанной с возникновением аномально высокого пластового давления (фонтанирования), в устьевой головке срабатывает автоматический обратный клапан 10. Автоматический обратный клапан 10 срабатывает под воздействием резкого притока пластового флюида. Шар 26 под воздействием потенциальной энергии потока флюида резко поднимается вверх и герметично уплотняется манжетой 22, перекрывая сквозной проходной канал устьевой головки. После устранения аварийной ситуации шар 26 под действием давления, подаваемого по манифольдной линии 7, опускается на фаску шайбы-ловителя 25.In the event of an emergency associated with the occurrence of an abnormally high reservoir pressure (gushing), an automatic non-return valve 10 is activated in the wellhead 10. An automatic non-return valve 10 is triggered by a sharp influx of formation fluid. The ball 26 under the influence of the potential energy of the fluid flow rises sharply and hermetically sealed by the cuff 22, blocking the through passage channel of the wellhead. After eliminating the emergency situation, the ball 26 under the action of pressure supplied through the manifold line 7 is lowered to the chamfer of the washer-trap 25.

По окончании работ с пластоиспытательным оборудованием либо для спуска на кабеле геофизического оборудования в колонну труб для освобождения последних от скважинной жидкости оператором с пульта управления 51 по рукаву высокого давления 55 на штуцер 56 подается сигнал для срабатывания клапана-пускателя. Под воздействием импульса давления с пульта управления 51 шток 40 отодвигается, освобождая шар 37. Пружина 38 выталкивает шар 37 из контейнера 12, и шар 37 за счет собственного веса падает по сквозному проходному каналу устьевой головки в посадочное место циркуляционного клапана скважинной компоновки, запуская тем самым механизм его срабатывания.Upon completion of work with formation testing equipment or for lowering geophysical equipment on the cable into the pipe string to release the latter from the well fluid, the operator sends a signal to the nozzle 56 for the trigger valve to operate from the control panel 51 along the high pressure sleeve 55. Under the influence of a pressure pulse from the control panel 51, the rod 40 moves away, releasing the ball 37. The spring 38 pushes the ball 37 out of the container 12, and the ball 37 due to its own weight falls through the through passage of the wellhead into the seat of the circulation valve of the borehole assembly, thereby launching mechanism of its operation.

В зависимости от решаемой задачи исследований, предусматривающей спуск в скважину геофизического оборудования на кабеле, к верхнему концу корпуса 1 устьевой головки вместо крестовины 7 присоединяют сальниковое устройство с лубрикатором (не показано). В этом случае при монтаже устьевой головки автоматический обратный клапан 10 в «верхней» полости не устанавливают, так как он будет мешать спуску прибора на кабеле через сквозной проходной канал устьевой головки.Depending on the research task being solved, which involves the launching of geophysical equipment into the well on a cable, an stuffing box with a lubricator (not shown) is attached to the upper end of the housing 1 of the wellhead instead of the crosspiece 7. In this case, when installing the wellhead, the automatic check valve 10 is not installed in the “upper” cavity, since it will interfere with the descent of the device on the cable through the through channel of the wellhead.

Таким образом, предложенная конструкция устьевой головки обеспечивает дистанционное отслеживание и оперативное перекрытие трубного канала бурильной колонны и исключает возможность возникновения открытого фонтанирования потока рабочей среды из скважины при проведении работ по гидродинамическому исследованию пластов испытателями пластов на трубах.Thus, the proposed design of the wellhead provides remote monitoring and operational closure of the pipe channel of the drill string and eliminates the possibility of open flowing of the fluid flow from the well during hydrodynamic study of formations by formation testers on pipes.

Claims (1)

Устьевая головка, включающая трубчатый корпус, установленные в полости корпуса запорное устройство, штуцеры для соединения системы дистанционного управления с запорным устройством, полую крестовину, обеспечивающую гидравлическое сообщение/разобщение между полостью корпуса, колонной труб и устьевым манифольдом, и подшипниковое устройство, обеспечивающее подвижную связь крестовины с колонной труб, отличающаяся тем, что трубчатый корпус составлен из трех частей (корпусов), образующих сквозной канал из сообщающихся между собой верхней, средней и нижней полостей, и установлен ниже крестовины, жестко соединен верхним концом с последней, при этом верхняя полость дополнительно оснащена съемным автоматическим обратным клапаном; средняя полость дополнительно оснащена шаровым затвором, а нижняя полость дополнительно оснащена установленным в боковой стенке корпуса контейнером с клапаном-пускателем, а подшипниковое устройство дополнительно снабжено полым штоком, установленным с возможностью свободного вращения вокруг продольной оси, причем полый шток оснащен герметизирующими манжетами, установленными на его верхнем конце, и переводником, жестко закрепленным на его нижнем конце и оснащенным датчиком давления. Wellhead, including a tubular housing, a locking device installed in the housing cavity, fittings for connecting the remote control system to the locking device, a hollow spider providing hydraulic communication / disconnection between the body cavity, pipe string and wellhead manifold, and a bearing device providing movable communication of the spider with a column of pipes, characterized in that the tubular body is made up of three parts (cases) forming a through channel of the upper communicating with each other, the middle and lower cavities, and is installed below the crosspiece, is rigidly connected with the upper end to the latter, while the upper cavity is additionally equipped with a removable automatic non-return valve; the middle cavity is additionally equipped with a ball valve, and the lower cavity is additionally equipped with a container with a starter valve installed in the side wall of the housing, and the bearing device is additionally equipped with a hollow rod installed with the possibility of free rotation around the longitudinal axis, and the hollow rod is equipped with sealing cuffs mounted on it the upper end, and a sub, rigidly mounted on its lower end and equipped with a pressure sensor.
RU2013101435/03A 2013-01-10 2013-01-10 Wellhead box RU2525894C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101435/03A RU2525894C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Wellhead box

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013101435/03A RU2525894C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Wellhead box

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013101435A RU2013101435A (en) 2014-07-20
RU2525894C1 true RU2525894C1 (en) 2014-08-20

Family

ID=51215317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013101435/03A RU2525894C1 (en) 2013-01-10 2013-01-10 Wellhead box

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525894C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1244284A1 (en) * 1984-01-13 1986-07-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики Well-head unit
SU1609960A1 (en) * 1988-09-26 1990-11-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин Wellhead head for formation tester
RU2078903C1 (en) * 1994-08-23 1997-05-10 Валерий Иванович Шмелев Wellhead
US20070169940A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Velco Gray Inc. Tubing hanger and wellhead housing with mating tubing annulus passages

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1244284A1 (en) * 1984-01-13 1986-07-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт нефтепромысловой геофизики Well-head unit
SU1609960A1 (en) * 1988-09-26 1990-11-30 Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт геофизических методов исследования, испытания и контроля нефтегазоразведочных скважин Wellhead head for formation tester
RU2078903C1 (en) * 1994-08-23 1997-05-10 Валерий Иванович Шмелев Wellhead
US20070169940A1 (en) * 2006-01-26 2007-07-26 Velco Gray Inc. Tubing hanger and wellhead housing with mating tubing annulus passages

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАРЛАМОВ П.С. и.др. Пластоиспытательное оборудование для гидродинамических исследований пластов нефтяных и газовых скважин, 2004. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013101435A (en) 2014-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DK2636842T3 (en) valve Plant
US6325159B1 (en) Offshore drilling system
US9267345B2 (en) Flow activated circulating valve
RU2516708C2 (en) Subsurface safety valve
MX2013009194A (en) A method for indivdually servicing a plurality of zones of a subterranean formation.
EP2053196A1 (en) System and method for controlling the pressure in a wellbore
NO336107B1 (en) Method of installing a submersible pump assembly in a well
US8955604B2 (en) Receptacle sub
RU170983U1 (en) MECHANICAL DEVICE FOR PROTECTION OF THE FORMATION
WO2005080745A1 (en) Drill pipe header
CN218030110U (en) Pressure control drilling device of semi-submersible drilling platform
US4444267A (en) Ball valve housing
US4295361A (en) Drill pipe tester with automatic fill-up
RU2525894C1 (en) Wellhead box
US3726341A (en) Petroleum well tubing safety valve
RU2499884C1 (en) Packer-anchor equipment for selective treatment of formation
US9874072B2 (en) Pipe valve control and method of use
RU2765185C1 (en) Apparatus for puncturing pipes
US8997872B1 (en) Cap assembly for use with a tubing spool of a wellhead
RU2684299C1 (en) Wellhead tree equipment
US8857540B2 (en) Method and apparatus for releasing gas pressure from a drill string
RU2722897C1 (en) Method of uninterrupted operation of gas and gas condensate wells, providing removal of accumulated bottomhole fluid
RU2498048C1 (en) Oil-well unit and method of its installation
NO20210890A1 (en) An extensible tubing and a method of facilitating transfer of fluid
CN118997678A (en) Bypass safety valve of horizontal well drilling tool

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20210111