Скважинный превентор
Иллюстрации
Реферат
СКВАЖИННЫЙ ПРЕВЕНТОР, включающий корпус с радиальными каналами , уплотнительный элемент, установленный в корпусе подвижный толкатель с клапаном и фиксатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности автоматического срабатывания превентора в начальной стадии проявления в процессе бурения или крепления скважины, в корпусе установлен жестко связанный с ним гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, полость которого связана с полостью уплотнительного элемента, а фиксатор установлен на гидроцилиндре с возможностью взаимодействия с поршнем и толкателем. € сл ю со Од О5
„„SU„„1023166 . А
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
g(5)) V 21 В 33/06; Е 21 В 3406
< !
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1Н
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3369603/22-03 (22) 21.12.81 (46) 15.06.83. Бюл. № 22 (72) Ф. С. Вертинский (7-1) Ордена Трудового Красного Знамени производственное объединение «Коминефть» (53) 622.245.7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 717282, кл. Е 21 В 33/06, 1980.
2. Патент США № 3294174, кл. 166-224, опублик. 1966 (прототип). (54) (57) СКВАЖИННЪ111 11РЕВЕНТОР, включающий корпус с радиальными каналами, уплотнительный элемент, установленный в корпусе подвижный толкатель с клапаном и фиксатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности автоматического срабатывания превентора в начальной стадии проявления в процессе бурения или крепления скважины, в корпусе установлен жестко связанный с ним гидроцилиндр с подпружиненным поршнем, полость которого связана с полостью уплотнительного элемента, а фиксатор установлен на гидроцилиндре с возможностью взаимодействия с поршнем и толкателем.
1023166
Изобретение относится к бурению скважин, в частности для предотвращения нефте газопроявлений, выбросов и открытых фонтанов в процессе бурения или крепления скважин.
Известен скважинный превентор, состояций из корпуса, связанного колонной труб ствола с радиальными каналами, образующего с корпусом камеру, в которой установ лен поршень, жестко связанный со втулкой, перекрывающей радиальные каналы ствола, и гидравлической манжеты, причем надпоршневое пространство связано с внутритрубным пространством скважины, а подпоршневое — с полостью манжеты, при этом корпус выполнен с радиальными каналами, связывающими надпоршневое пространство с затрубным, причем в каналах, связывающих надпоршневое пространство с внутритрубным и затрубным, установлены перепускные клапаны. Кроме того, клапан, соединяющий надпоршневое пространство с внутритрубным, нормально закрыт, а клапан, соеди- 20 няющий надпоршневое пространство с затрубным, нормально открыт и поршень выполнен дифференциальным (1) .
При таком выполнении поршня степень усиления давления не может быть достаточной для надежного срабатывания превентора в начальной стадии нефтегазопроявлений без дополнительного увеличения диаметра корпуса превентора, что не всегда возможно из-за ограниченного диаметра ствола скважины. Кроме того, наличие перепускных клапанов, каналов и полостей в камере, которые могут зашламоваться, снижают надежность превентора.
Известен также скважинный превентор, включающий корпус, с радиальными каналами, уплотнительный элемент, установленный в корпусе подвижный толкатель с клапаном и фиксатор (2).
Однако конструкция забойного превентора не позволяет предотвратить нефтегазопроявление или выброс на ранней стадии его возникновения при бурении нефтя- 4р ной или газовой скважины.
Цель изобретения — -повышение надежности автоматического срабатывания превентора в начальной стадии проявления в процессе бурения или крепления скважины.
Поставленная цель достигается тем, что 45 в скважинном превенторе, включающем корпус с радиальными каналами, уплотнительный элемент, установленный в корпусе подвижный толкатель с клапаном и фиксатор, в корпусе установлен жестко связанный с ним гидроцилиндр с подпружиненным порш- 50 нем, полость которого связана с полостью уплотнительного элемента, а фиксатор установлен на гидроцилиндре с возможностью взаимодействия с поршнем и толкателем.
Превентор состоит из корпуса с уплотнительным элементом 2. Внутри корпуса жестко закреплен гидроцилиндр 3 с пружиной 4, заполненный рабочей жидкостью
5, например смесью глицерина с водой, и закрытый сверху крышкой 6 с винтом-пробкой 7, причем в корпусе превентора выполнено отверстие 8 для сообщения полости гидроцилиндра 3 с полостью уплотнительного элемента 2. Внутри гидроцилиндра расположен поршень 9, положение которого зафиксировано фиксатором 10, также жестко закрепленным на гидроцилиндре. Под поршнем 9 расположен толкатель 11 с клапаном 2. Внизу, к- корпусу жестко прикреплен ограничитель хода 13 толкателя 11. Над уплотнительным элементом 2 смонтирован перепускной клапан 14.
Устройство работает следующим образом.
Перед спуском превентора в скважину поршень 9 подается в верхнее крайнее положение и через винт-пробку 7 вводится рабочая жидкость 5 до тех пор, пока поршень
9 не зафиксируется фиксатором 10. Превентор спускается на бурильных трубах. При спуске бурильного инструмента в скважину колонна заполняется буровым раствором через перепускной клапан 14. При нормальном процессе бурения поршень 9 в нижнем крайнем положении фиксируется от перемещения вверх или вниз, при этом узел толкателя 11 клапана 12 опирается на ограничитель 13. Циркуляция бурового раствора осуществляется через бурильные трубы, гидроцилиндр 3, толкатель 11, клапан 12 и далее через трубы и долото в затрубное пространство.
На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый скважинный превентор; на фиг. 2— узел фиксации положения поршня в гидроцилиндре.
Уплотнительный элемент 2 при этом сжат и не перекрывает затрубное пространство.
При возникновении обратного движения жидкости (выброс или открытый фонтан) в процессе углубления скважины или спускоподъемных операциях превентор срабатывает автоматически. Разность забойного и пластового давления, действуя на клапан
12 и толкатель 11, создает усилие, под действием которого толкатель с клапаном, как поршень перемещается вверх. Толкатель раздвигает фиксаторы 10 и передает усилие на поршень гидроцилиндра 9. Под действием поршня рабочая жидкость 5 из полости гидроцилиндра перетекает Через отверстие 8 в полость уплотнительного элемента 2, при этом пружина 4 в гидроцилиндре сжимается. Уплотнительный элемент 2, расширяясь, перекрывает затрубное пространство, а клапан 12 при этом перекрывает внутритрубное пространство.
Для приведения превентора в исходное положение в колонне бурильных труб создают давление, превышающее пластовое, при этом клапан 12 открывается, толкатель
11 перемещается вниз, а следовательно перемещается вниз и поршень 9 под действием
1023166 избыточного давления в полости уплотни- н тельного элемента и пружины 4. Давление н в полости гидроцилиндра снижается и в нее перетекает рабочая жидкость из полости уплотни гельного элемента 2. Таким обра- с зом, уплотнительный элемент сжимается, 5 б поршень 9 фиксируется фиксаторами 10, т. е. б превентор возвращается в исходное поло- л жение. м
Простота конструкции, -а также отсутствие каналов и полостей, заполняемых буровым раствором, исключает возможность зашламовывания устройства, что также повышает надежность его работы.
Предлагаемый превентор может быть использован для предотвращения нефте-. газопроявлений, выбросов и фонтанов при спуске обсадных колонн. В этом случае крышка гидроцилиндра может служить стопкольцом для продавочной пробки, разделяющей тампонажную смесь от продавочной жидкости, а также для более качественного разобщения пластов с помощью уплотительного элемента, жестко закрепленного а корпусе скважинного превентора.
При необходимости использования скважинного превентора в необсаженной части твола скважины в процессе механического урения уплотнительный элемент может
ыть выполнен. вращающимся, что позвояет при перекрытии уплотнительным элеентом затрубного пространства в случае выброса вращать бурильный инструмент и предотвращать возникновение прихвата бурильного инструмента.
Если механическое бурение осуществляется в прихватоопасных условиях, то скважинный превентор может быть установлен в обсаженном участке ствола скважины с невращающимся уплотнительным элементом, который в таком случае может дополнительно выполнять роль протектора бурильных труб, предотвращающего взаимный износ замков бурильной и обсадной колонн.
Предлагаемый скважйнный превентор позволяет вести бурение при балансированном давлении в системе скважина-пласт.
Составитель И. Кепке
Редактор Н. Киштулинец Техред И. Верес Корректор А. Ференц
Заказ 4! 87/25 Тираж 564 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам Изобретений и открытий
113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4