Забойный превентор

 

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения газонефтепроявлений при бурении скважин. Цель - повышение надежности работы забойного превентора за счет предотвращения его разгерметизации при резком возрастании давления в скважине. Превентор содержит ступенчатый снаружи ствол 1 с осевым 2 и радиальными 3, 4 каналами, соединенный с корпусом 5 с осевым каналом 6. На внутренних поверхностях ствола 1 и корпуса 5 имеются цилиндрические расточки. На стволе 1 концентрично размещены пружины 13, втулка 19, клиновые сухари 15, уплотнительный элемент (УЭ) 17 и его привод в виде кольцевого полого дифференциального поршня (ДП) 18. Внутри ДП 18 установлен узел фиксации УЭ 17 в виде подпружиненного стакана 20 со скошенной внутренней поверхностью и шариков 21, размещенных в радиальных каналах ДП 18. В верхнем и нижнем торцах ДП 18 выполнены осевые каналы. На наружной поверхности ствола 1 имеется кольцевая канавка 23 для размещения шариков 21. В осевых каналах ствола 1 и корпуса 5 концентрично установлены соответственно запорная гильза 8 и ступенчатая втулка (СВ) 11, зафиксированные срезными элементами 9 и 12. В каналах 3 размещены обратные клапаны 10. На торцах УЭ 17 имеются предохранительные пластины. Втулка 19 и УЭ 17 установлены на стволе 1 с зазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью ДП 18. При посадке запорного шара на СВ 11 она смещается вниз и открывает каналы 4. Буровой раствор поступает под ДП 18, который смещается вверх. Сухари 15 и УЭ 17 движутся вверх, сжимая пружину 13. Сухари 15 заклиниваются между стенками скважины и стволом 1, и УЭ 17 сжимаются до момента попадания шариков 21 в канавку 23. При перемещении стакана 20 вверх шарики 21 запираются в канавке 23 и затрубное пространство надежно герметизируется. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 33/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3ЛЙ. :3flA3 д

У

2.1

17

21

22

11

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494670/23-03 (22).13.10.88 (46) 30.10.90, Бюл. N. 40 (71) Украинская военизированная часть по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов (72) П.В. Куцын, В.P. Радковский, А.З, Субаев, Г.И. Меерсон, Д.В. Рымчук, С.В, Баранцевич, Ю.Е. Ленкевич и И.А, Власов (53) 622.245.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1239266, кл. Е 21 В 33/06, 1984.

„„5U„„1602972 А1 (54) ЗАБОЙНЫЙ ПРЕВЕНТОР (57) Изобретение относится к горной промсти и может быть использовано для предотвращения газонефтепроявлений при бурении скважин. Цель — повышение надежности работы забойного превентора за счет предотвращения его разгерметизации при резком возрастании давления в скважине, Превентор содержит ступенчатый снаружи ствол 1 с осевым 2 и радиальными 3, 4 каналами, соединенный с корпусом 5 с осевым каналом 6. На внутренних поверхностях ствола 1 и корпуса 5 имеются цилиндриче7

1602972 ские расточки, На стволе 1 концентрично размещены пружины 13, втулка 19, клиновые сухари 15, уплотнительный элемент(УЭ)

17 и его привод в виде кольцевого полого дифференциального поршня (ДП) 18. Внутри ДП 18 установлен узел фиксации УЭ 17 в виде подпружиненного стакана 20 со скошенной внутренней поверхностью и шариков 21, размещенных в радиальных каналах

ДП 18, В верхнем и нижнем торцах ДП.18 выполнены осевые каналы. На наружной поверхности ствола 1 имеется кольцевая канавка 23 для размещения шариков 21. В осевых каналах ствола 1 и корпуса 5 концентрично установлены соответственно запорная гильза 8 и ступенчатая втулка (СВ) 11, зафиксированные срезными элементами 9 и

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для предотвращения газонефтеводопроявлений (ГНВП) при бурении скважин, Цель изобретения заключается в повы- 5 шении надежности работы забойного превентора за счет предотвращения его разгерметизации при резком возрастании давления в скважине.

На фиг. 1 показан превентор в процессе 10 бурения, общий вид; на фиг. 2 — то же, в момент фиксации превентора в обсадной колонне и герметизации межтрубного пространства; на фиг. 3 — то же, в момент замены бурового раствора в скважине над 15 превентором, Забойный превентор включает ствол 1 со ступенчатой наружной поверхностью, осевым 2 и радиальными 3, 4 каналами, Под стволом 1 размещен жестко связанный с 20 ним корпус 5 с осевым каналом 6. Забойный превентор входит в состав бурильной колонны 7 и устанавливается выше долота.

В осевом канале 2 ствола имеется цилиндрическая расточка, где концентрично 25 установлена запорная гильза 8, зафиксированная с.помощью срезных элементов 9 в положении, когда она перекрывает радиальные каналы 3. В последних установлены обратные клапаны 10, 30

В осевом канале 6 корпуса 5 также имеется цилиндрическая расточ ка, где концентрично размещена подпружиненная ступенчатая втулка 11. Она зафиксирована в крайнем верхнем положении относитель- 35 но корпуса 5 с помощью срезн ых элементов

12.

На стволе 1 установлены концентричнч и последовательно пружина 13, кольцо 14, 12, В каналах 3 размещены обратные клапаны 10. На торцах УЭ 17 имеются предохранительные пластины. Втулка 19 и УЭ 17 установлены на,стволе 1 с зазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью ДП 18. При посадке запорного шара на СВ 11 она смещается вниз и открывает каналы 4, Буровой раствор поступает под ДП 18, который смещается вверх. Сухари 15 и УЭ 17 движутся вверх, сжимая пружину 13. Сухари 15 заклиниваются между стенками скважины и стволом 1, и УЭ 17 сжимаются до момента попадания шариков

21 в канавку 23. При перемещении стакана

20 вверх шарики 21 запираются в канавке

23 и затрубное пространство надежно герметиэируется. 3 ил, клиновые сухари 15, толкатели 16, уплотнительный элемент 17 с предохранительными пластинами на торцах и его привод в виде кольцевого дифференциального поршня 18.

Между последним и уплотнительным элементом 17 находится втулка 19, Уплотнительный элемент 17 и втулка

19 размещены относительно ствола 1 с зазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью дифференциального поршня 18, Клиновые сухари 15 и толкатели 16 удерживаются ка стволе 1 с помощью разрезных пружинных колец.

Уплотнительный элемент 17 снабжен узлом его фиксации в рабочем (сжатом) по- ложении, который установлен в кольцевой полости дифференциального поршня 18 и выполнен в виде подпружиненного стакана

20 со скошенной внутренней поверхностью для взаимодействия с шариками 21, размещенными в радиальных каналах дифференциального поршня 18.

Дифференциальный поршень 18 имеет в нижней части крышку 22. В верхнем торце дифференциального поршня 18 и в крышке

22 выполнены осевые каналы.

На наружной поверхности ствола 1 имеется кольцевая канавка 23 для размещения в ней шариков 21 дифференциального поршня 18.

Ступенчатая втулка 11 образует с шаром 24 обратный клапан. Шар 25 образует такой же обратный клапан с запорной гильзой 8, (Забойный превентор работает следующим образом.

Перед вскрытием продуктивных горизонтов забойный превентор включается в

1602972 состав бурильной колонны 7 и размещается выше долота, При обнаружении возникновения ГНВП в бурильную колонну 7 сбрасывается шар 24, который садится на ступенчатую втулку 11, перекрывая осевой канал 2. За счет давления, действующего на шар 24, разрушаются срезные элементы 12 и ступенчатая втулка 11 опускается в крайнее нижнее положение, сжимая пружину.

Открываются радиальные Каналы 4 ствола

1, по которым буровой раствор попадает в пространство под дифференциальным поршнем 18. Последний под действием давления бурового раствора начинает перемещаться вверх, толкая перед собой втулку 18, уплотнительный элемент 17, толкатели 16, клиновые сухари 15, кольцо 14 и сжимая пружину 13. Клиновые сухари 15, двигаясь по конической наружной поверхности ствола 1, заклиниваются между стволом 1 и стенками скважины (или обсадной колонной). Дальнейшее перемещение вверх дифференциального поршня i8 приводит к сжатию уплотнительного элемента 17 и герметизации затрубного пространства сква- жины. Сжатие уплотнительного элемента 17 происходит до тех пор, пока шарики 21 дифференциального поршня не попадут в кольцевую канавку 23 на наружной поверхности ствола 1. Перемещение дифференциального поршня 18 прекращается, а подпружиненный стакан 20 под действием давления бурового раствора перемещается вверх до упора в верхний торец дифференциального поршня 18, запирая шарики 21 в кольцевой канавке 23. Забойный превентор оказывается надежно зафиксированным в стволе скважины (в обсадной колонне), а уплотнительный элемент 17 герметизирует затрубное пространство скважины исключая возможность самопроизвольной разгерметизации, например при резком повышении давления в скважине, После этого давление внутри бурильной колонны 7 сбрасывается и ступенчатая втулка 11 под действием пружины поднимается и занимает исходное положение.

Для замены бурового раствора над забойным превентором на утяжеленный в бурильную колонну 7 сбрасывают шар 25, который садится на запорную гильзу 8, перекрывая осевой канал 2 ствола 1. Давлением бурового раствора на шар 25 разрушают срезные элементы 9. Запорная гильза 8 смещается в нижнее положение, открывая радиальные каналы 3 с обратными клапанами

10. Через них и производится замена бурового раствора на утяжеленный в затрубном пространстве над уплотнительным элементом 17. При смещении запорной гильзы 8

10 хнем торце дифференциального поршня 18 на подпружиненный стакан 20, отжимая его вниз. Шарики 21 получают возможность выйти из кольцевой канавки 23, позволяя

15 дифференциальному поршню 18 смещаться

40

50 действия с шариками дифференциального

55 поршня, выполненного с осевыми каналами в верхнем и нижнем торцах, а ствол имеет

35 вниз ступенчатая втулка 11 также перемещается вниз, сжимая пружину.

После замены бурового раствора на утяжеленный производят открытие забойного превентора. Для этого создают избыточное давление в затрубном пространстве. Давле. ние бурового раствора передается по зазору между втулкой 19, уплотнительным элементом 17 и наружной поверхностью ствола 1, а также по осевым каналам в вервниз. Под действием избыточного давления в затрубном пространстве над уплотнительным элементом 17 и усилия сжатой пружины

13 кольцо 14, клиновые сухари 15, толкатели

16, уплотнительный элемент 17 и дифференциальный поршень 18 возвращаются в исходное положение.

Формула изобретения

- Забойный превентор, включающий ствол со ступенчатой наружной поверхностью и осевым и радиальными каналами, размещенный под стволом корпус с осевым каналом и установленным в нем седлам под запорный орган, концентрично размещенныеснаружи на стволе уплотнительный элемент с предохранительными пластинами на торцах и его привод в виде кольцевого полого дифференциального поршня, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью йОвышения надежности работы забойного превентора за счет предотвращения его разгерметизации при резком возрастании давления в скважине, ан снабжен узлом фиксации уплотнительного элемента в рабочем положении, концентрично расположенными в осевых каналах корпуса и ствола, подпружиненной ступенчатой втулкой и запорной гильзой, зафиксированными срезными элементами соответственно относительно корпуса и ствола, причем на внутренних поверхностях последних выполнены цилиндрические расточки, при этом узел фиксации уплотнительного элемента установлен в дифференциальном поршне, имеющим радиальные каналы с шариками, и выполнен в виде подпружиненного стакана со скошен- ной внутренней поверхностью для взаимодополнительные радиальные каналы и размещенные в них обратные клапаны для саобщения осевого канала ствола с пространством за ним при размещении за1602972 порной гильзы в ее нижнем положении, причем на наружной поверхности ствола, выполнена кольцевая канавка для размещения в ней шариков дифференциального поршня в его крайнем верхнем положении, при этом ступенчатая втулка установлена с возможностью перекрытия радиальных каналов ствола в своем крайнем верхнем положении и сообщения осевого канала ствола с пространством под дифференциальным поршнем — в крайнем нижнем положении, причем уплотнитель5 ный элемент установлен относительно ствола с зазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью дифференциального поршня.