Расчет гидропривода управления плашечным превентором манифольда ГУП -100 БР – 2

Установка превенторов рис. 5 состоит из универсального превентора 3, двух однорядных плашечных превенторов 1 и 2, одной крестовины 7, верхнего фланца 4 и колонного фланца 8.
Универсальный превентор предназначен для герметизации устья скважины вокруг любой части бурильной колонны (рабочей трубы, бурильной трубы, замка, сложного сечения, т. е. труба — замок) и полного перекрытия скважины при отсутствии в ней бурильной колонны. Он допускает расхаживание, проворачивание и протаскивание бурильной колонны.
Входящие в установку два плашечных превентора 1 и 2 соединяются между собой болтами 5. В процессе бурения скважины в зависимости от условий бурения и принятых в данном районе правил и норм проводки скважины возможны различные варианты установки плашек в превенторы 1 и 2.
Установка двух превенторов позволяет менять плашку в верхнем превенторе 2 при давлении в скважине.
Верхний превентор 2 обычно является рабочим, а нижний 1 — аварийным. Подача масла под давлением от гидроуправления к гидроцилиндрам превенторов производится по стальным трубам.
К торцу нижнего превентора 1 крепится крестовина 7, к которой присоединяется манифольд. Присоединительные торцы превенторов и крестовины уплотняются при помощи металлических колец 6.
Шашечный превентор предназначен для герметизации устья бурящейся скважин с целью предупреждения выброса. Он состоит рис. 6 из корпуса 2, внутри которого перемещаются плашки и крышек с гидроцилиндрами 1, 5. Корпус 2 представляет собой стальную отливку коробчатого сечения, имеющую проходное вертикальное отверстие диаметром D и сквозную горизонтальную прямоугольную полость, в которой размещаются плашки. Плашки, перекрывающие устье скважины, комплектуются под определенный размер трубы. При отсутствии в скважине бурильных труб устье перекрывается глухими плашками.
Плашки превентора разъемной конструкции состоят из корпуса 9, сменных вкладышей 12 и резинового уплотнения 11. Плашка в собранном виде насаживается на Г-образный паз «а» штока 7 и вставляется в корпус превентора.
Полость корпуса с обеих сторон закрывается откидными крышками гидроцилиндров 1 и 5, шарнирно подвешенными на корпусе. Крепление крышек к корпусу производится винтами 4.

Рис 5 Установка превенторов


Рис 6 Шашечный превентор

Перемещение каждой плашки осуществляется, порхнем 6 гидравлического цилиндра 8 Масло от коллектора 3 по стальным трубкам и через поворотное ниппельное соединение под давлением поступает в гидроцилиндры. Полость плашек превенторов в зимнее время (при температуре —5°С и ниже) обогревается паром, подаваемым в паропроводы 10.
Поршень со штоком, крышка и гидроцилиндр уплотняются при помощи резиновых колец.
Гидравлическое управление предназначено для оперативного дистанционного управления превенторами и задвижками манифольда.

Техническая характеристика
Рабочее давление в гидросистеме, МПа  10,0
Рабочая жидкость в гидросистеме    Масло АМГ10
(ГОСТ 6794—75)
Масло ДП-8
(+15/+50 °С)
Вместимость масляного бака, л 200
Применяемый в аккумуляторе газ Азот
Давление азота в аккумуляторе при заполнении, МПа   6,0-6,5
Объем аккумулятора гидропривода с установленной диафрагмой, л 168
Объем масла в аккумуляторе при давлении в системе 10 МПа, л 68
Подача насоса НШ-10Д, см3/об 10

Оперативное дистанционное управление превенторами и задвижками манифольда осуществляется гидравлическим приводом с двух взаимно сблокированных пультов: основного и вспомогательного.
Схема гидравлического управления рассчитана на дистанционное управление тремя плашечными превенторами, одним универсальным и двумя задвижками манифольда.
Основной пульт рис. 7 предназначен для управления превенторами и задвижками с безопасного места вне буровой. В основной пульт входят: шестеренчатый насос 9 с электродвигателем 8 электрооборудование 7, ручной насос 12, гидравлический аккумулятор 11, масляный бак 6, блок распределителей 5 с рукоятками управления 2, 4, фильтр 15, предохранительный 10 и обратный 14 клапаны. Все узлы смонтированы на общей раме 13 и представляют собой комплектный транспортабельный блок.
Электродвигатель привода насоса имеет автоматическое управление от электроконтактного манометра 3. Электросистема манометра 3 регулируется на давление 10 МПа для включения и отключения электродвигателя. Для визуального контроля давления служит манометр 1.

С основного пульта можно открывать и закрывать плашечные превенторы и задвижки. Универсальный превентор с основного пульта можно только закрыть. Распределитель основного пульта, управляющий универсальным превентором, подает ма¬сло в блокировочный цилиндр соответствующей рукоятки распределителя на вспомогательном пульте и переводит ее в положение «закрыто» — превентор закрывается. Блокировочный цилиндр — одностороннего действия, поэтому закрытый с основного пульта универсальный превентор открыть со вспомогательного пульта невозможно. Для управления универсальным превентором со вспомогательного пульта необходимо перевести рукоятку распределителя основного пульта в положение «открыто».
Гидроаккумулятор рис. 8 предназначен для сокращения времени закрытия — открытия превенторов и задвижек и обеспечения работы гидроуправления при аварийном отключении электроэнергии.
При включении электродвигателя привода насоса масло по маслопроводу, подсоединенному к штуцеру 6 поступает в нижнюю полость в аккумулятора 5, в результате чего достигается давление 10 МПа, при этом давление азота в полости а аккумулятора тоже 10 МПа.



Рис 8 Гидроаккумулятор:
1 -—диафрагма; 2 — шпильки с гайкой; 3, 5 — крышка и корпус, 4 — вентиль с манометром; 6 — штуцер; а — полость азота, в — полость масла

В случае отключения электроэнергии или неполадок в гидронасосе зарядку аккумулятора можно производить ручным насосом.
Вспомогательный пульт предназначен для управления превенторной установкой непосредственно с рабочего места бурильщика. Со вспомогательного пульта можно закрывать плашечные превенторы, открывать рабочую задвижку манифольда, закрывать и открывать универсальный превентор.
Масло от основного пульта поступает в нагнетательную линию регулирующего клапана и одного из распределителей. Распределители, управляющие плашечными превенторами и задвижкой манифольда, подают масло в блокировочные цилиндры соответствующих распределителей на основном пульте, благодаря чему происходит закрытие превенторов и открытие задвижки.
Распределитель, управляющий универсальным превентором, питается через регулирующий клапан, в результате этого в универсальный превентор подается любое в зависимости от настройки клапана давление от 0 до 10 МПа. Величина давления отмечается на манометре.
В случае возрастания давления в запорной камере универсального превентора (при расхаживании бурильной колонны или ее протаскивании) свыше отрегулированного на клапане избыточное количество масла через фильтр попадает в распределитель, далее в регулирующий клапан, затем сбрасывается на слив. В процессе слива нагнетательная линия гидроуправления автоматически отсекается. При падении давления в запорной камере универсального превентора ниже отрегулированного на клапане недостающее количество масла поступает от гидроуправления через регулирующий клапан и распределитель.
Для нормальной работы регулирующего клапана давление в нагнетательном трубопроводе должно быть 10 МПа. При по¬даче масла под давлением выше 10 МПа в нагнетательную линию клапана часть его сбрасывается через клапан в бак, что приводит к частому включению шестеренчатого насоса и быстрому выходу его из строя. При подаче масла под давлением ниже 10 МПа в нагнетательную линию регулирующего клапана в процессе протаскивания труб избыток масла сбрасываться не будет, что приводит к повышенному износу и выходу из строя уплотнителя универсального превентора.
Большим достоинством превенторов с гидравлическим управлением является их быстродействие. Так, на закрытие плашечного превентора ППГ-230-320Бр затрачивается не более Юс, а при ручном способе около 70с. Кроме того, превенторы с гидравлическим управлением просто монтируются, в них можно быстро заменить плашки без съема превентора с устья скважины,

даже при наличии в ней бурильной колон. Это достигается за счет боковых прямоугольных отверстий в кор¬пусе превентора, закрываемых откидными крышками. Через эти отверстия плашки устанавливают в собранном виде. Для обогрева полости плашек в зимнее время имеется паропровод. Схема гидравлического управления превенторами и задвижками, которая использована в современной превенторной установке ОП2Г-230Х320, приведена на рис. 9. Управление может быть осуществлено с двух пультов — основного и вспомогательного. С основного пульта осуществляется управление всеми перечисленными агрегатами, а с вспомогательного — непосредственно с буровой установки — управление двумя плашечнымн превенторами.

Рис. 9. Схема гидравлического управления превенторной установкой:
1 — распределитель; 2 — насос шестеренчатый; 3, 4 — клапаны обратный и предохранительный; 5, 6 — вентили масла и азота; 7 — блокировочный цилиндр; 8 — масляный фильтр; 9 — кран, 10 — манометр, 11 — ручной насос; 12 — маслосборник

Весьма ответственную роль выполняет гидравлический аккумулятор.
Шашечные превенторы имеют малую высоту, что позволяет применять невысокие основания под вышки. Однако эти превенторы не обеспечивают герметизацию колонны бурильных труб в тех случаях, когда против плашек находятся замки. Кроме того, невозможно одним комплектом плашек герметизировать комбинированную колонну и расхаживать колонну, если превентор закрыт.
Универсальные превенторы в значительной мере лишены перечисленных недостатков. Рабочей деталью их является боль¬шое кольцевое уплотнение, причем при открытом положении внутренний диаметр уплотнения достаточен для прохождения колонны труб, а при закрытом — кольцевое уплотнение сжимается, вследствие чего резиновый уплотнитель обжимает трубу (ведущую трубу, замок) и герметизирует кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами. Эластичность резинового уплотнения позволяет закрывать превентор на трубах различного диаметра, на замках и УБТ. Применение универсальных превенторов дает возможность вращать и расхаживать колонну при герметизированном кольцевом зазоре.
Сжатие кольцевого уплотнения осуществляется либо в результате непосредственного воздействия гидравлического усилия на уплотняющий элемент, либо в результате воздействия этого усилия на уплотнение через специальный кольцевой поршень.
На рис. 10 изображен универсальный гидравлический превентор плунжерного действия. Он состоит из корпуса 3 кольцевого плунжера 4 с конической расточкой, кольцевого резинового уплотнителя 1 с заделанными в него для упрочнения резины и для направленности ее деформации стальными пластинами, крышки 2 и распорного цилиндра 5.
При подаче рабочей жидкости под плунжер 4 через отверстие в корпусе (в полость А) превентора плунжер перемещается вверх и обжимает по конусу уплотнение 1 так, что оно расширяется к центру и обжимает трубу, находящуюся внутри кольцевого уплотнения. При этом давление бурового

раствора в скважине через отверстия в распорном цилиндре будет действовать на плунжер и через него поджимать уплотняющую деталь.
Регулятор давления в системе управления ограничивает дав¬ление до величины, необходимой для герметизации кольцевого зазора. Благодаря этому можно протаскивать через уплотнение замки, бурильную колонну и УБТ и в конечном счете можно производить спускоподъемные операции под давлением. При подаче жидкости в верхнюю камеру корпуса превентора (полость Б между плунжером и крышкой) давление плунжера 4 с уплотняющей детали снимается и труба освобождается.

Рис. 10 Универсальный превентор

Управление универсальным превентором может осуществляться либо с помощью ручного плунжерного насоса, либо с помощью насоса с электроприводом. Время закрытия универсального превентора гидроприводом 10с.
Завод «Баррикады» выпускает превенторные установки ОП2Г-230-320Бр, ОП2Г-230-500Бра и ОП2-230-750Бр, которые состоят из:
двух одинарных плашечных превенторов с гидравлическим управлением с плашками;
одного универсального превентора ПУГ;
гидроуправления превенторами и задвижками;
манифольда;
ручного привода.

Уплотнительные плашки поставляют глухие или с отверстиями для труб (для плашечных превенторов) диаметрами: 60; 63,5; 73; 89; 114; 127; 141; 146 мм.