Забойный превентор

5 Е 21 В 33/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР МИТЕТТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Украинская военизированная часть ипредупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов(57) Изобретение относится к горной промсти и может быть использовано для предотвращения гаэонефтепроявлений при бурении скважин. Цель - повышение надежности работы забойного превентора эа 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 цилиндриче1602972 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 использованодля предотвращения газонефтеводопроявлений (ГНВП) при бурении скважин,Цель изобретения заключается в повышении надежности работы забойного превентора за счет предотвращения егоразгерметизации при резком возрастаниидавления в скважине.На фиг. 1 показан превентор в процессе 10бурения, общий вид; на фиг, 2 - то же, вмомент фиксации превентора в обсаднойколонне и герметизации межтрубного пространства; на фиг. 3 - то же, в момент замены бурового раствора в скважине над 15превентором,Забойный превентор включает ствол 1со ступенчатой наружной поверхностью,осевым 2 и радиальными 3, 4 каналами, Подстволом 1 размещен жестко связанный с 20ним корпус 5 с осевым каналом 6, Забойныйпревентор входит в состав бурильной колонны 7 и устанавливается выше долота.В осевом канале 2 ствола имеется цилиндрическая расточка, где концентрично 25установлена запорная гильза 8, зафиксированная с.помощью срезных элементов 9 вположении, когда она перекрывает радиальные каналы 3, В последних установленыобратные клапаны 10, 30В осевом канале 6 корпуса 5 также имеется цилиндрическая расточка, где концентрично размещена подпружиненнаяступенчатая втулка 11. Она зафиксированав крайнем верхнем положении относительно корпуса 5 с помощью срезн ых элементов12.На стволе 1 установлены концентричнчи 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 предохранительнымипластинами на торцах и его привод в видекольцевого дифференциального поршня 18,Между последним и уплотнительным элементом 17 находится втулка 19,Уплотнительный элемент 17 и втулка19 размещены относительно ствола 1 сзазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью дифференциального поршня 18,Клиновые сухари 15 и тол катели 16 удерживаются ка стволе 1 с помощью разрезныхпружинных колец.Уплотнительный элемент 17 снабженузлом его фиксации в рабочем (сжатом) по-ложении, который установлен в кольцевойполости дифференциального поршня 18 ивыполнен в виде подпружиненного стакана20 со скошенной внутренней поверхностьюдля взаимодействия с шариками 21, размещенными в радиальных каналах дифференциального поршня 18.Дифференциальный поршень 18 имеетв нижней части крышку 22. В верхнем торцедифференциального поршня 18 и в крышке22 выполнены осевые каналы,На наружной. поверхности ствола 1 имеется кольцевая канавка 23 для размещенияв ней шариков 21 дифференциального поршня 18.Ступенчатая втулка 11 образует с шаром 24 обратный клапан. Шар 25 образуеттакой же обратный клапан с запорной гильзой 8,Забойный превентор работает следующим образом.Перед вскрытием продуктивных горизонтов забойный превентор включается всостав 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 18 приводит к сжатию уплотнительного элемента 17 и герметизации затрубного пространства скважины. 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 810 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 20 40 50 действия с шариками дифференциального55 поршня, выполненного с осевыми каналами в верхнем и нижнем торцах, а ствол имеет 25 30 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 щ и й с я 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 за 1602972порной 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 уплотнитель ный элемент установлен относительно ствола с зазором для сообщения затрубного пространства с кольцевой полостью дифференциального поршня.