Глубинное предохранительное устройство Советский патент 1985 года по МПК E21B34/06 

00

00 00

о 1 Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для перекрытия скважины с целью предотвращения открытого фонтанирования при нарушении герметичности устья и проведения ремон та наземного и подземного оборудова ния. Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспечения срабатывания устройства в эксплуатационных скважинах. На чертеже схематично изображено устройство в положении, когда скважина нормально работает. Устройство состоит из корпуса 1-с уплотнительным элементом 2, Вну ри корпуса жестко закреплен гидроцилиндр 3 с пружиной 4, заполненный рабочей жидкостью 5, например смесь глицерина с водой, и закрытый сверху крышкой 6 с винтом-пробкой 7, причем в корпусе устройства выпол.нено отверстие 8 для сообщения полости гидроцилиндра 3 с полостью уплотнительного элемента 2, Внутри гидроцилиндра расположен поршень 9, положение которого зафиксировано фиксатором 10, также жестко закрепленньм на гидроциттидре. Под поршнем 9 расположен толкатель 11 с кла паном. Толкатель выполнен с упорным выступом и уплотнениями 12 в верхней части, опирающимися на ограничи тель 13 хода толкателя, жестко закрепленньй в корпусе устройства. Под упорным выступом в толкателе выполнены радиальные отверстия 1Д для сообщения полости толкателя с забоем скважины. Клапан толкателя имеет седло 15 и затвор, выполненный в виде плавающего поршня 16, об разующего с толкателем камеру, внут ри которой установлена эластичная диафрагма 17, Часть камеры под диафрагмой 18 заполнена с помощью кра на 19 сжатым газом. Часть камеры на диафрагмой 20 заполнена буферной жидкостью, напримерсмесью глицерина с водой. Над уплотнительным элементом 2 смонтирован перепускной клапан 21, Корпус устройства посред ством муфты 22 соединен с переводником, предназначенным для соединения с колонной насосно-компрессорны труб (НКТ) для спуска устройства, В нижней части корпус 1 с помощью 7 переводника соединен с хвостовиком, опирающимся на забой скважины (не показан), при этом длина хвостовика выбирается исходя из требуемой высоты установки устройства. Для сообщения забоя скважины с полостью корпуса 1 и толкателя 11 в корпусе под ограничителем 13 хода толкателя выполнены отверстия 23, Предохранительное устройство может быть спущено и на тросе с помощью ловильного инструмента, В случае необходимости НКТ или трос могут быть подняты на поверхность. Устройство работает следующим образом. Перед спуском устройства в скважину часть камеры над диафрагмой 20 заполняется буферной жидкостью и отверстие закрывается пробкой 24, Затем через кран 19 часть камеры под диафрагмой 18 заполняется сжатым газом под давлением, определяемым в зависимости от забойного давления, при котором будет происходить фонтанная добыча нефти. Полость гидроцилиндра 3 заполняется рабочей жидкостью 5 через отверстие в крышке гидроцилиндра 6 до фиксации поршня 9 фиксаторами 10 и герметично закрывается винтомпробкой 7, Перепускной клапан 21 предназначен для самозаполнения колонны в случае спуска устройства на НКТ, так как плавающий поршень 16 прижат к седлу 15 буферной жидкостью, находящейся под давлением, равным давлению сжатого газа, и радиальные отверстия 14 перекрыты. После установки устройства на некотором расстоянии от верхних дыр перфорации эксплуатационной колонны и оборудования устья скважины фонтанной арматурой производят вызов притока из пласта. При этом под действием закачиваемого в скважину агента под давлением, которое Bbmie давления сжатого газа, в полости толкателя плавающий поршень 16 отжимается вниз, открывая отверстия 14, При вызове притока флюида толкатель 11 находится в крайнем нижнем положении, опираясь на ограничитель 13 хода, а уплотнительньй элемент 2 - в сжатом состоянии, В аварийной ситуации или при ремонте устьевого оборудования давление на устье скважины снижается. На такую же величину снижается и забойное давление. При этом сжатый газ, расширяясь, давит через диафрагму 17 на буферную жидкость, под давлением которой плавающий поршень 16 перемещается вверх и садится в седло 15, перекрывая отверстия 14 в толкателе.

В момент перекрытия отверстия 14 под действием перепада давления под и над толкателем 11 последний (как поршень) перемещается виерх, раздвигает фиксаторы 10 и передает усилие на поршень гидроцилиндра, под действием которого рабочая жидкость из полости гидроцилиндра перетекает через отверстие 8 в полость уплотнительного элемента, при этом пружина 4 в гидроцилиндре сжимается. Уплотнительный элемент 2, расширяясь перекрывает затрубное пространство, отсекая поток жидкости, устремившийся по затрубью, при этом устройство срабатывает как гидроусилитель, увеличивая давление, вызывающее расширение уплотнительного элемента (во столько раз, во сколько площадь толкателя в верхней части в сечении

по уплотнениям 12 больше площади кольцевого поршня 9) , по сравнен1по с давлением, действующим на уплотнительный элемент вэатрубном пространт стве..

Срабатывание устройства происходит автоматически и практически одновременно происходит надежное перекрытие как трубного, так и затрубного пространства.

Для приведения устройства в исходное положение в колонне труб создают давление, превьшающее давление сжатого газа, при этом плавающей поршень 16 смещается вниз, открьшая отверстия 14 и перемещая вниз толкатель 11, а следовательно, движется вниз и поршень 9 под действием избыточного давления в полости уплотнительного элемента и пружины 4. Давление в полости гидроцилиндра снижается и в нее перетекает рабочая жидкость из полости уплотнительного элемента. Таким образом, уплотнительньй элемент сжимается, поршень 9 фиксируется фиксаторами 10, т.е. устройство возвращается в исходное положение.

ГЛУБИННОЕ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее корпус с радиальными каналами, уплотнительный элемент, гидроцилиндр с подпружиненным поршнем и фиксатором, уста- . новленный с возможностью взаимодействия с поршнем и фиксатором подвижный толкатель с клапаном, имеющим седло и затвор, ограничитель хода толкателя и канал для сообщения полости толкателя с забоем скважины, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет обеспечения срабатывания его в эксплуатационных скважинах, затвор клапана выполнен в виде плавающего поршня, образующего с толкателем камеру, внутри которой установлена эластичная диафрагма, причем часть камеры над диафраг€ мой заполнена буферной жидкостью, (Л а под диафрагмой - сжатым газом.