Автоматический забойный превентор Советский патент 1982 года по МПК E21B33/12 

(54) АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЗАБОЙНЫЙ ПРЕВЕНТОР

1

Изобретение 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 газопроявления, что значительно снижает эфф.ективность 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 уменьщение давления в затрубном 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, что в автоматическом забойном превенторе вту.1ка, реагирующая на уменьщение давления в затрубном пространстве, выполнена дифференциальной, установлена на наружной поверхности корпуса и образует с ним полость, соединенную с полостью внутренней дифференциальной втулки, на верхнем конце 15 которой установлен щтуцер.

На фиг. 1 изображен автоматический забойный превентор в процессе бурения; на фиг. 2 - то же в момент открытия отверстий для утяжеления бурового раствора: на фиг. 3 - то же, в момент закрытия от20верстий для утяжеления раствора, распакеровки и открытия отверстий для осуществления прямой промывки по трубам.

Автоматический забойный превентор включет корпус 1 с радиальными отверстиями 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 5. Золотник 3 имеет радиальные отверстия Д и Е, осевые отверстия Ж, кольцевую проточку 3 и торцевые пазы И.

На корпусе 1 установлены уплотнительный элемент б, наружная дифференциальная втулка 7, а внутри корпуса вцутренняя 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 перемешение золотника 3. Наружная 7 и внутренняя 8 дифференциальные втулки образуют с корпусом 1 полости Л и М, которые сообш.аются 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 повыщении давления в колонне труб, 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 перенада давления, создаваемого установленным на ней щтуцером 9, возвращается в исходное положение (штуцер может быть составным и подбираться для конкретных условий).

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 (внутриколонного) 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.

При возникновении затрубных газопроявЛИ1ИЙ в процессе спускоподъемных операций устройство срабатывает так же, как показано выще.

После запакеровки применяют обычную

технологию работы с забойным превентором После пуска шара 13 и посадки его на нижнее седло золотника 3 срезаются штифты 4, и золотник перемещается вниз до упора в щтифты 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 щар 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 3 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 дальнейщему бурению скважины, а также исключают возможность перелива бурового раствора при подъеме колонны.

Предлагаемая конструкция обеспечивает возможность создания автоматического забойного 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 изобретения

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

уменьщение давления в затрубном пространстве, и установленный на корпусе уплотнительный элемент, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, втулка, реагирующая на уменьщение давления в затрубном пространстве, выполнена дифференциальной, установлена на наружной поверхности корпуса и образует с ниц полость, связанную с полостью внутренней дифференциальной втулки, на верхнем конце которой установлен щтуцер.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

i

Фиг1

Фиг. 2