SU1670094A1

SU1670094A1 - Blowout preventer

Info

Publication number: SU1670094A1
Application number: SU894732899A
Authority: SU
Inventors: Борис Александрович Кирш; Рафаэл Шабанали Оглы Алиев; Давид Петрович Нисанов
Original assignee: Научно-Исследовательская Лабаратория Управления Пожарной Охраны Азсср; Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-08-15

Abstract

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть применено дл предупреждени выбросов при бурении скважин. Цель изобретени - повышение надежности работы скважинного превентора за счет предотвращени возможности его срыва высоким забойным давлением при одновременном упрощении конструкции. Скважинный превентор включает цилиндрический корпус (К) 1 с радиальными каналами 2. В К 1 концентрично размещен гидроцилиндр (Г) 4 с поршнем 5, который св зан штоком 6 с тарельчатым клапаном 7. Последний выполнен с прорез ми 8 на наружной поверхности. На К 1 размещен уплотнительный элемент 3. Его внутренн полость гидравлически св зана с внутренней полостью Г 4. Над уплотнительным элементом 3 установлен механизм фиксации К 1 в обсаженном стволе скважины. Механизм включает подпружиненные плунжеры 11, которые радиально размещены в ступенчатых радиальных каналах 12 К 1. Плунжеры 11 выполнены с заостренными концами. На Г 4 установлена пробка 15 с центральным осевым и радиальными 16 каналами. Последние гидравлически св заны с каналами 11. В осевом канале пробки 15 установлен толкатель 17 с утолщенным верхним концом. Им он упираетс в трехгранную звездообразную втулку (ТЗВ) с наклонными пазами. В них размещены оси вилок с роликами. Под пробкой 15 установлен шаровой обратный клапан 19. Толкатель 17 может взаимодействовать с клапаном 19 в нижнем положении ТЗВ. В К 1 имеютс дополнительные радиальные каналы дл размещени в них вилок. При бурении ступенчатый клапан 7 находитс в нижнем положении. При возникновении про влени он перемещаетс вверх, перекрыва трубный канал бурильной колонны. Поршень 5 при этом выдавливает жидкость из Г 4 под уплотнительный элемент 3, который перекрывает затрубное пространство скважины. При размещении скважинного превентора в обсадной колонке 13 ролики с вилками перемещаютс в радиальном направлении, а ТЗВ смещаетс вниз. При этом толкатель 17 открывает клапан 19. Жидкость из Г 4 попадает в каналы 12. Плунжеры 11 выдвигаютс , впива сь в обсадную колонну 13. 3 ил.The invention relates to the mining industry and can be applied to prevent emissions from drilling. The purpose of the invention is to increase the reliability of the downhole preventer by preventing its breakdown by high bottomhole pressure while simplifying the design. The downhole preventer includes a cylindrical body (K) 1 with radial channels 2. In K 1, a hydraulic cylinder (D) 4 with a piston 5 is concentrically mounted, which is connected by a rod 6 with a poppet valve 7. The latter is made with slots 8 on the outer surface. A sealing element 3 is placed on K 1. Its internal cavity is hydraulically connected to the internal cavity G 4. A sealing mechanism K 1 is installed in the cased well bore above the sealing element 3. The mechanism includes spring-loaded plungers 11, which are radially placed in stepped radial channels 12 K 1. Plungers 11 are made with pointed ends. On G 4 installed tube 15 with a Central axial and radial 16 channels. The latter are hydraulically connected to the channels 11. In the axial channel of the plug 15 a pusher 17 is installed with a thickened upper end. With it, it rests on a three-sided star-shaped sleeve (TZV) with inclined grooves. They are located axis forks with rollers. Under the plug 15, a ball check valve 19 is installed. The pusher 17 can interact with the valve 19 in the lower position of the TSV. In K 1, there are additional radial channels for accommodating forks. When drilling, the stepped valve 7 is in the lower position. When a phenomenon occurs, it moves upwards, blocking the tubing of the drill string. The piston 5 at the same time squeezes the liquid from G 4 under the sealing element 3, which covers the annulus of the well. When the downhole preventer is placed in the casing 13, the rollers with forks move in the radial direction and the TSV moves downwards. In this case, the pusher 17 opens the valve 19. Fluid from G 4 enters the channels 12. The plungers 11 are advanced, wound into the casing 13. 3 Il.

Description

Изобретение относитс к горной промышленности и может быть использовано дл предотвращени выбросов в процессе бурени скважин.The invention relates to the mining industry and can be used to prevent emissions during the drilling of wells.

Цель изобретени - повышение надежности работы скважинного превентора за счет предотвращени возможности его срыва высоким забойным давлениемThe purpose of the invention is to increase the reliability of the downhole preventer by preventing its breakdown by high bottomhole pressure.

при одновременном упрощении конструкции .while simplifying the design.

На фиг.1 и 2 изображено устройство, общий вид; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2.In Fig.1 and 2 shows the device, a General view; on fig.Z - section aa in figure 2.

Скважинный превентор содержит цилиндрический корпус 1 с радиальными каналами 2. На корпусе 1 установлен эластичный уплотнительный элемент 3. Внутри корпуса 1 концентрично размещен гидроцилиндр 4 с поршнем 5. Последний штоком 6 св зан с тарельчатым клапаном 7, который выполнен в виде диска с прорез ми 8 на наружной поверхности. Внутренн полость 9 уплотнительного элемента 3 ради- альными каналами 2 гидравлически св зана с внутренней полостью 10 гидроцилиндра 4.The downhole preventer comprises a cylindrical housing 1 with radial channels 2. The elastic sealing element 3 is mounted on the housing 1. Inside the housing 1 is placed concentrically a hydraulic cylinder 4 with a piston 5. The last rod 6 is connected to a poppet valve 7, which is made in the form of a disc with slots 8 on the outer surface. The internal cavity 9 of the sealing element 3 is connected by radial channels 2 hydraulically to the internal cavity 10 of the hydraulic cylinder 4.

Выше уплотнительного элемента 3 размещен механизм фиксации корпуса 1 в об- саженном стволе скважины. Он выполнен в виде подпружиненных плунжеров 11, которые установлены в ступенчатых радиальных каналах 12 корпуса 1. Наружные концы плунжеров 11 выполнены заостренными дл лучшего сцеплени с обсадной колонной 13, спущенной в ствол 14 скважины. К верхнему концу гидроцилиндра 4 присоединена пробка 15 с центральным осевым и радиальными 16 каналами. Ступенчатые ка- налы 12 корпуса 1 гидравлически св заны с радиальными каналами 16 пробки 15. В центральном осевом канале пробки 15 размещен толкатель 17 с утолщенным верхним концом 18. В верхней части гидроцилиндра 4 под пробкой 15 установлен шаровой обратный клапан 19 с ограничителем 20 его перемещени внутри гидроцилиндра 4. Шаровой клапан 19 может взаимодействовать с нижним концом толкател 17.Above the sealing element 3, a mechanism for fixing the housing 1 in the soothed borehole is placed. It is designed in the form of spring-loaded plungers 11, which are installed in stepped radial channels 12 of housing 1. The outer ends of the plungers 11 are made pointed to better adhere to the casing 13 lowered into the wellbore 14. To the upper end of the hydraulic cylinder 4 is attached a plug 15 with central axial and radial 16 channels. The stepped channels 12 of the housing 1 are hydraulically connected to the radial channels 16 of the plug 15. In the central axial channel of the plug 15 is placed a pusher 17 with a thickened upper end 18. In the upper part of the hydraulic cylinder 4 under the plug 15 there is a ball check valve 19 with a limiter 20 displacing it inside the hydraulic cylinder 4. The ball valve 19 can interact with the lower end of the pusher 17.

Утолщенный верхний конец 18 толкател 17 упираетс в подпружиненную трехгранную звездообразую втулку 21 с наклонными пазами 22. В них размещены оси 23 вилок 24 с роликами 25. Вилки 24 размещены в дополнительных радиальных каналах 26 корпуса 1. Ролики 25 установлены в вилках 24 на ос х 27 с возможностью вращени .The thickened upper end 18 of the pusher 17 abuts against a spring-loaded three-sided star-shaped sleeve 21 with inclined grooves 22. They have axles 23 of forks 24 with rollers 25. The forks 24 are placed in additional radial channels 26 of housing 1. The rollers 25 are mounted in forks 24 on axles 27 rotatably.

В нижнем положении втулки 21 толка- тель 17 имеет возможность взаимодействи с шаровым клапаном 19.In the lower position of the sleeve 21, the pusher 17 has the ability to interact with the ball valve 19.

Корпус 1 соединен с колонной 28 бурильных труб и долотом 29. Скважинный поевентор работает следующим образом. The housing 1 is connected to the drillstring string 28 and the chisel 29. The well well explorer operates as follows.

Скважинный превентор включаетс в состав бурильной колонны 28 и в процессе бурени размещаетс в необсаженной части ствола 14 вблизи забо . Под действием потока циркулирующего бурового раствораA downhole preventer is included in the drill string 28 and, during drilling, is placed in the open hole portion of the shaft 14 near the bottom. Under the action of circulating mud flow

тарельчатый клапан 7 находитс в нижнем положении. В случае повышени забойного давлени (возникновени про влени ) трубный клапан автоматически перекрываетс тарельчатым клапаном 7. При этом поршень 5 двигаетс вверх, выдавлива жидкость из гидроцилиндра 4 через радиальные каналы 2 под уплотнительный элемент 3. Последний расшир етс и перекрывает затрубное пространство скважины. Шаровой клапан 19 при этом преп тствует вытеснению жидкости .The poppet valve 7 is in the lower position. In the event of an increase in bottomhole pressure (occurrence), the pipe valve automatically closes with the flap valve 7. At the same time, the piston 5 moves upwards, squeezing fluid from the hydraulic cylinder 4 through the radial channels 2 under the sealing element 3. The latter expands and closes the annulus of the well. The ball valve 19 in this case prevents the displacement of fluid.

Во избежание прихвата бурильной колонны 28 при про влении долото 29 необходимо разместить в обсаженной части ствола 14. При подъеме скважинного превентора ролики 25 перекатываютс по стенкам скважины , втулка 21 находитс в верхнем положении и толкатель 17 не взаимодействует с шаровым клапаном 19. который закрыт. Поскольку внутренний диаметр обсадной колонны 13 больше диаметра ствола 14 скважины, при попадании роликов 25 в обсадную колонну 13 происходит радиальное перемещение вилок 24 относительно корпуса 1. Оси 23 вилок 24. двига сь в пазах 22, смещают втулку 21 вниз. Толкатель 17 при этом начинает взаимодействовать с шаровым клапаном 19, открыва последний. Жидкость из гидроцилиндра 4 по центральному осевому и радиальному 16 каналам пробки 15 попадает в ступенчатые каналы 12. Плунжеры 11 выдвигаютс , впива сь заостренными концами в стенки обсадной колонны 13 и предотвраща тем самым возможность срыва скважинного превентора под действием высокого забойного давлени .In order to avoid sticking of the drill string 28 when developing the bit 29, it is necessary to place in the cased part of the shaft 14. When lifting the well preventer, the rollers 25 roll over the borehole walls, the sleeve 21 is in the upper position and the pusher 17 does not interact with the ball valve 19 which is closed. Since the inner diameter of the casing 13 is larger than the diameter of the borehole 14, when rollers 25 enter casing 13 radial movement of the forks 24 takes place relative to the housing 1. The axes 23 of the forks 24 move in the grooves 22 and displace the sleeve 21 down. The pusher 17 at the same time begins to interact with the ball valve 19, opening the latter. Fluid from the hydraulic cylinder 4 along the central axial and radial 16 channels of the plug 15 enters the stepped channels 12. The plungers 11 slide into the walls of the casing 13 with pointed ends and prevent the downhole preventer from collapsing under the action of high bottomhole pressure.

После закачки в скважину ут желенного бурового раствора и ликвидации про влени тарельчатый клапан 7 перемещаетс вниз под действием упругих сил уплотнительного элемента 3. Трубный канал и затрубное пространство скважины оказываютс свободными, а Скважинный превентор приходит в исходное положение.After injection of the elongated drilling fluid into the well and elimination of the occurrence, the disk valve 7 moves down under the action of the elastic forces of the sealing element 3. The pipe channel and annulus of the well are free, and the Borehole preventer returns to its original position.

Claims

The invention Borehole preventer, comprising a cylindrical body with radial channels, concentrically located in the body of a hydraulic cylinder with a piston, which is connected with the rod with a disk valve, and a sealing element mounted on the body, the internal cavity of which is radially hydraulically connected to the internal cavity of the hydraulic cylinder, that, in order to increase the reliability of the downhole preventer by preventing the possibility of its failure by high bottomhole pressure at the same time simplified design, it is equipped with a case fixation mechanism in a cased wellbore, installed above the sealing element and made in the form of spring-loaded plungers with pointed outer ends radially placed in the stepped radial channels of the body of the spring-loaded plungers axial channel pusher with a thickened upper end, spring-loaded three

a face-shaped star-shaped sleeve with inclined grooves in which the axes of forks with rollers and a ball check valve are installed in the upper part of the hydraulic cylinder under the plug with the possibility of interaction with the lower end of the pusher at the lower position of the sleeve, and the disc valve is slotted on the outer surface, with In this case, the body has additional radial channels for accommodating forks, and the radial channels of the plug are hydraulically connected to the stepped channels of the body.

.16 2 ff

28

FIG. 2

Aa

23

26

fig.Z