Автоматический забойный превентор

Опубликовано 15.08.82. Бюллетень30 пв делам эееретекий и еткрмтий Дата опубликования описания 25.08.82(72) Авторы изобретения В. И. Беляев, В. И. Ванифатьев, А. А. Г и Ю, 3, Цырин ". МЖ 193 ЯЛ 4 У Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени(ЙЮНЙУс%" исследовательский институт буровой технищ(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ПРЕВЕНТОР 1Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к автоматическим забойным превенторам, предназначенным для предотвращения нефтяных и газовых выбросов, возникающих при бурении скважин.Известен забойный превентор для предотвращения выбросов при бурении скважин, позволяющий производить временное разобщение пластов за колонной бурильных труб за счет концентричной установки в корпусе перекрывающих втулок с тремя и двумя рядами промывочных каналов, закрепленных срезными элементами при совмещенных верхних рядах каналов 1.Указанное устройство не обеспечивает автоматической запакеровки ствола скважины при возникновении затрубного газо- проявления, что значительно снижает эффективность использования превентора.Известен автоматический забойный превентор, включающий корпус с радиальными каналами, перекрытыми установленными внутри корпуса золотником и внутренней дифференциальной втулкой, образующей с корпусом кольцевую полость, втулку, реагирующую на уменьшение давления в затруб 2ном пространстве, и установленный на корпусе уплотнительный элемент 2.Недостатком указанного устройства является сложность конструкции его механизма, реагирующего на уменьшение давления в затрубном пространстве скважины..Цель изобретения - упрощение конструкции.Поставленная цель достигается тем, чтов автоматическом забойном превенторе втулка, реагирующая на уменьшение давленияв затрубном пространстве, выполнена дифференциальной, установлена на наружной поверхности корпуса и образует с ним полость, соединенную с полостью внутренней дифференциальной втулки, на верхнем конце 5 которой установлен штуцер.На фиг. 1 изображен автоматический забойный превентор в процессе бурения; на фиг, 2 - то же в момент открытия отверстий для утяжеления бурового раствора;20на фиг. 3 - то же, в момент закрытия отверстий для утяжеления раствора, распакеровки и открытия отверстий для осуществления прямой промывки по трубам.Автоматический забойный п реве нторвключет корпус 1 с радиальными отверсти 950899зями А, Б: В и Г, причем отверстия В перекрыты обратным клапаном 2, а А и Г золотником 3, Золотник зафиксирован относительно корпуса срезным элементом 4 и оборудован манжетой одностороннего действия о. Золотник 3 имеет радиальные отверстия Д и Е, осевые отверстия Ж, кольцевую проточку з и торцевые пазы И.На корпусе 1 установлены уплотнительный элемент 6, наружная дифференциальная втулка 7, а внутри корпуса внутренняя дифференциальная втулка 8. Внутренняя дифференциальная втулка 8 оборудована штуцером 9 и имеет радиальные отверстия - фильтр К. Упоры 10 и 11 ограничивают движение втулок 7 и 8, а штифт 12 ограничивает перемещение золотника 3. Наружная 7 и внутренняя 8 дифференциальные втулки образуют с корпусом 1 полости Л и М, которые сообщаются между собой калиброванным отверстием Б и заполнены вязкой жидкостью, Втулка 7 и 8, полости Л и М, которые сообщаются между собой калиброванным отверстием Б, образуют гидравлическое коромысло механизма, автоматическим реагирующего на изменение давления в затрубном пространстве скважины,Автоматический забойный превентор при помощи резьб, имеющихся на концах:корпуса 1 (не показаны), устанавливается на колонну, т. е. является ее составной частью.Устройство работает следующим образом.При кратковременном повышении давления в колонне трчб, предшествующем началу циркуляции промывочной жидкости в скважине, внутренняя дифференциальная втулка 8, воспринимая это давление, движется вверх, вытесняя жидкость из полости Л через калиброванное отверстие Б в полость М. Вязкость жидкости, заполняющей полости Л и М, а также малый диаметр калиброванного отверстия Б обеспечивают достаточно медленное перемещение втулок 7 и 8. Тем самым замедляется совмещение отверстий - фильтра К втулки 8 с отверстиями В корпуса 1, т. е. исключается преждевременное срабатывание (раздутие) уплотнительного элемента 6.При возникновении циркуляции бурового раствора в скважине дифференциальная втулка 8 под действием перепада давления, создаваемого установленным на ней штуцером 9, возвращается в исходное положение (штуцер может быть составным и подбираться для конкретных условий),10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 При спуске колонны наружная дифференциальная втулка 7, испытывая большее давление, чем внутренняя втулка 8, остается в исходном положении. Таким образом, при спуске колонны, промывке, проработке и проходке ствола скважины превентор защищен от срабатывания. Если в процессе этих операций обнаружено чрезмерно высокое содержание газа в буровом растворе, прекращают циркуляцию жидкости в скважине. Разгазирование бурового раствора снижает его плотность, и,. таким образом, создает перепад давлений заколонного и внутриколонного пространства. Дифференциальная втулка 8 смещается вверх до упора, отверстия - фильтр К совмещаются с радиальными отверстиями корпуса 2, и буровой раствор через обратный клапан 2 поступает в полость уплотнительного элемента 6, т. е, происходит запакеровка затрубного пространства скважины, Одновременно с перемещением втулки 8 вверх наружная дифференциальная втулка 7 смещается вниз, т. е. происходит нарушение в равновесии гидравлического коромысла за счет разности давлений затрубного (разгазированного) и внутритрубного (внутри- колонного) столбов бурового раствора.Если разность давлений внутриколонного и заколонного столбов жидкости, необходимая для запакеровки, может взывать циркуляцию промывочной жидкости в скважине, то в нижней части бурильной колонны должен быть установлен редукционный клапан.Г 1 ри возникновении затрубных газопрояв. лений в процессе спускоподъемных операций устройство срабатывает так же, как показано выше.После запакеровки применяют обычную технологию работы с забойным превенторомПосле пуска шара 13 и посадки его на нижнее седло золотника 3 срезаются штифты 4, и золотник перемещается вниз до упора в штифты 12, при этом совмещаются циркуляционные отверстия Г и Д для возможности замены (утяжеления), разгазированного бурового раствора над забойным превентором.После утяжеления бурового раствора над пакером пускают шар 14, который при посадке на верхнее седло золотника 3 смещает его до упора во внутренний выступ корпуса, разрушая при этом штифты 12 и перекрывая циркуляционные отверстия корпуса Г. При достижении золотником 3 конечного положения буровой раствор из полости уплотнительного элемента 6, огибая лепесток манжеты 5, выходит через отверстия А и Е золотника во внутриколонное пространство. Осевые отверстия Ж, кольцевая проточка з и торцевые пазы И золотника 3 дают возможность выполнять необходимые технологические операции после выпуска жидкости из рабочей полости уплотнительного элемента по замене разгазированного раствора под забойным превентором и дальнейшему бурению скважины, а также исключают возможность перелива бурового раствора при подъеме колонны.Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность создания автоматического за5бойного превентора высокой надежности и эксплуатационной технологичности. Широкое применение такого .превентора в дополнени . к устьевому противовыбросовому оборудованию позволит ускорить дегазацию бурового раствора, исключить грифонообразование и аварийные ситуации, связанные с длительным доступом газа к устьевому оборудованию.формула изобретенияАвтоматический забойный превентор, включающий корпус с радиальными каналами, перекрытыми установленными внутри корпуса золотником и внутренней дифференциальной втулкой, образующей с корпусом кольцевую полость, втулку, реагирующую на 6уменьшение давления в затрубном пространстве, и установленный на корпусе уплотнительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, втулка, реагирующая на уменьшение давления в затрубном пространстве, выполнена дифференциальной, установлена на наружной поверхности корпуса и образует с ним полость, связанную с полостью внутренней дифференциальной втулки, на верхнем конце которой установлен штуцер.1 ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР489858, кл. Е 21 В 33/12, 1969.2. Авторское свидетельство СССР747978, кл, Е 21 В 33/12, 1976.Кепи нко итет откр я н 3лиа Редактор Г. Герб Заказ 5640/35 ВСоставитель Ир Техред А. Бойкасираж б 23НИИПИ Государственного копо делам изобретений н35, Москва, Ж - 35, РаушскППП Патент, г. Ужгород Корректор У. ГоноПодписноеСССРытийб., д. 4/5Проектная, 4