Тампонажное устройство

 

Изобретение относится к бурению скважин . Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощение конструкции. Устр-во содержит контейнер (К) 1 с поршнем 3. Последний разделяет К 1 на надпоршневую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом. Над К 1 установлен пульсатор, содержащий корпус 8 со сливными окнами 9, питающее сопло 15 и приемное сопло 13 Сопла 13 и 15 установлены с возможностью вращения относительно друг друга. Корпус 8 жестко связан с К 1. Сопло 15 гидравлически связано с подвесной колонной, сопло 13 сообщено с полостью 4. Под соплом 15 установлены плоский затвор 16 и затвор окна 9. содержащий опору 23 с периферийным отверстием 26 и пружину (П) 22 Она упирается в опору 23 и корпус 8. Опора 23 связана гибкой связью 25 с поршнем 3 П 22 имеет наружный диаметр, соизмеримый с внутренним диаметром корпуса 8, и установлена с возможностью полного сжатия и перекрытия окна 9. Отверстие 26 расположено напротив внутренней полости П 22. Окна 9 могут располагаться напротив нижних витков П 22 Устр-во опускают в скважину к зоне тампонирования , приводят во вращение колонну и включают буровой насос. Пульсирующее давление от пульсатора передается на поршень 3, который вытесняет материал из К 1 Поршень 3 в нижнем положении через связь 25 и опору 23 сжимает П 22. При смыкании витков П 22 перекрываются окна 9 Повышение давления при этом служит сигналом для прекращения работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С о ел ю ел о о -1

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 В 33/132 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

-и-Щ ЛДД Ffl!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4455553/03 (22) 05.07.88 (46) 30.05.91. Бюл. М 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский геологоразведочный институт угольных месторождений (72) Б.С.Лобанов (53) 622.245.42 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1218074, кл. Е 21 В 33/14, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1452937, кл. Е 21 В 33/132, 1987, (54) ТАМПОНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к бурению скважин, Цель изобретения — повышение надежности работы и упрощение конструкции.

Устр-во содержит контейнер (К) 1 с поршнем

3. Последний разделяет К 1 на надпоршневую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом. Над К 1 установлен пульсатор, содержащий корпус

8 со сливными окнами 9, питающее сопло 15 и приемное сопло 13. Сопла 13 и 15 установлены с возможностью вращения относиЫ2 1652509 А1 тельно друг друга, Корпус 8 жестко связан с

К 1. Сопло 15 гидравлически связано с подвесной колонной, сопла 13 сообщено с полостью 4. Под соплом 15 установлены плоский затвор 16 и затвор окна 9, содержащий опору 23 с периферийным отверстием

26 и пружину (П) 22. Она упирается в опору

23 и корпус 8. Опора 23 связана гибкой связью 25 с поршнем 3. R 22 имеет наружный диаметр. соизмеримый с внутренним диаметром корпуса 8, и установлена с возможностью полного сжатия и перекрытия окна 9. Отверстие 26 расположено напротив внутренней полости П 22. Окна 9 могут располагаться напротив нижних витков П 22.

Устр-во опускают в скважину к зоне тампонирования, приводят во вращение колонну и включают буровой насос. Пульсирующее давление от пульсатора передается на поршень 3, который вытесняет материал из К 1.

Поршень 3 в нижнем положении через связь

25 и опору 23 сжимает П 22, При смыкании витков П 22 перекрываются окна 9, Повышение давления при этом служит сигналом для прекращения работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1652509

30

50

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их тампонирования, Цель изобретения — повышение наде>кности работы и упрощеие конструкции устройства.

На фиг.1 представлено тэмпонажное устройство, общий вид; на фиг.2 — пульсатор устройства (фрагмент) с защитной перегородкой опоры пружины; на фиг.3 — сечение А — А на фиг 2.

Тампонажное устройство включает контейнер 1 с пробкой 2 на нижнем конце и поршнем 3, разделяющим внутренний объем контейнера на надпоршневую гидравлическую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом, опорную трубу 6 со сливными отверстиями

7 на верхнем конце, соединенном с нижним концом контейнера 1, и установленный над контейнером пульсатор, содержащий полый корпус 8 со сливными окнами 9 и внутренней сопловой камерой 10, расположенной над окнами 9, верхний 11 и нижний 12 переходники и размещенные в сопловой камере 10 приемное сопло 13, установленное на нижнем переходнике 12 и сообщающееся с надпоршневой полостью 4 контейнера, ротор 14 по меньшей мере с одним питающим соплом 15, соединенчый с верхним переходником 11 с возможностью вращения относительно приемного сопла 13 и гидравлически связанный с подвесной колонной. Сопла 13 и 15 выпалнены с равным зксцентриситетом относительно оси устройства. При необходимости создания на выходе пульсатора рабочих импульсов высокой частоты без наращивания числа оборотов буровой колонны, приводящей по вращение верхний переходник 11 пульсатора, в роторе 14 выполняется несколько питающих сопел 15, расположенных на одной окружности на равном расстоянии друг or друга. При атом внутри корпуса 8 над его сливными окнами 9 устанавливается и закрепляется относительно указанного корпуса взаимодействующий с питающими соплами 15 плоский затвор 16 с окном 17 под питающим соплом 15. Окно 17 выполняется на той же окружности, что и питающие сопла 15, à его длина делается равной длине дуги между соседними питающими соплами 15. Между пульсатором и контейнером (как показано на фиг.1) или между контейнером и опорной трубой 6 устанавливается пакер, выполненный, например, в виде набора упругих уплотнительных элементов 18 и разделительных колец 19.

Для разобщения вращающихся сопел 15 и подвижного сопла 13 между верхним переходником 11 пульсатора и его корпусом 8 установлен подшипник 20, пакер выполнен с возможностью исключения взаимного проворачивания его подвижных и неподвижных частей (например, за счет применения в его конструкции шпоночного или шлицевого соединения деталей), а на конце опорной трубы 6 установлена буровая коранка 21, препятствующая вращению опорной трубы относительно забоя скважины.

Устройство снабжено установленным под питающим соплом сигнализатором окончания рабочего хода поршня 3, содержащим затвор сливных окон 9, выполненный в виде пружины сжатия 22, установленной в полом корпусе 8 между плоским затвором 16 и нижним переходником 12. Пружина 22 снабжена подвижной в осевом направлении верхней опорой 23, соединенной посредством штока 24 и гибкой связи 25 с поршнем 3.

Верхний торец пружины 22 опирается через опору 23 и плоский затвор 16 на корпус 8, а нижний — на нижний переходник 12 пульсатора. В опоре 23 выполнено по меньшей мере одно периферийное отверстие 26 для слива жидкости из сопловой камеры 10 во внутреннюю полость пру>кины 22, а также отверстие для приемного сопла 13, обеспечивающее свободное перемещение опоры

23 относительно указанного сопла, Сливные окна 9 в корпусе 8, выполнены напротив витков пружины 22 при полном ее сжатии в конце рабочего хода поршня. При размещении окон 9 напротив нижних витков пружиS на 22 может быть короче.

Пружина 22 имеет наружный диаметр, близкий к внутреннему диаметру корпуса 8.

Конструкция пульсатора устройства может быть выполнена без плоского затвора

16, например, в случае, когда пульсатор имеет одно питаюшее сопло 15, кэк показано на фиг.2, или же несколько питающих сопел, но при этом буровой насос, работающий на пульсатор, имеет большой запас мощности, обеспечивающий формирование соплами 15 нескольких напорных струй необходимой мощности, а КПД пульсатора не имеет определяющего значения по сравнению с другими параметрами. В этом случае в нижнем конце корпуса 8 выполняется цилиндрическая проточка с уступом, а опора

23 устанавливается в указанной проточке с опорой на ее уступ, При таком конструктивном исполнении пульсатора турбулентная напорная струя, формируемая питающим соплом 15, может вызвать колебательное движение опоры 23 вместе с пружиной 22 и сжатие последней с перекрытием потока жидкости, проходящей через сливные окна

9, что в свою очередь может привести к

1652509 ложному срабатыванию сигнализатора окончания рабочего хода поршня 3 и нарушению нормального рабочего процесса пульсатора из-за колебания давления во внутренней полости корпуса 8. Для исключения указанного воздействия напорной струи опора 23 снабжена защитной перегородкой 27 (фиг.2), размещенной в сопловой камере 10 над указанной опорой и закрепленной относительно корпуса 8. например, штифтами 28. В перегородке 27 выполнено по меньшей мере одно отверствие 29 для прохода промывочной жидкости и отверстие под приемное сопло 13, При этом отверстие 29 в перегородке 27 выполнено напротив отверстия 26 опоры 23 и имеет диаметр, меньший или равный диаметру отверстия 26 с тем, чтобы струя не попадала на опору 23.

Тампонажное устройство работает следующим образом.

После заправки рабочей полости 5 контейнера тампонажным раствором устройство опускают в скважину к зоне тампонирования, расположенной над естественным или искусственным забоем, По достижении забоя устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием указанного усилия упругие элементы 18 пакера сжимаются и перекрывают ствол скважины над тампонируемым интервалом. После изоляции тампонируемого интервала пакером приводят во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с указанной колонной. При этом ротор 14 с питающими соплами 15 (фиг.1) (или непосредственно питающее сопло 15, (фиг.2) получает вращение от верхнего переходника 11, соединенного с буровой колонной, а промывочная жидкость поступает из буровой колонны восевой канал переходника 11 и далее к питающим соплам 15. B процессе вращения ротора 14 ось каждого из питающих сопел 15 периодически (при каждом обороте ротора) совмещается с осью приемного сопла 13. При этом формируемая соплом 15 напорная струя, попадая в приемное сопло 13, создает в нем импульс давления, который заканчивается в момент расхождения сопел. При совмещении с приемным соплом 13 следующего сопла 15 в нем формируется очередной импульс давления,-В результате на выходе приемного сопла 13 формируется пульсирующее давление, которое передается в надпоршневую полость 4 контейнера и через поршень 3 — в рабочую полость 5 контейнера.

Под воздействием пульсирующего давления со стороны полости 5 пробка 2 выбива5

55 ется из нижнего отверстия контейнера 1, открывая выход тампонажного раствора из контейнера в скважину, после чего поршень

3 под воздействием пульсирующего давления со стороны полости 4 вытесняет тампонажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через сливные отверстия 7 опорной трубы 6 в пространство между стенками ствола скважины и опорноой трубой 6, После заполнения указанного пространства тампонажный раствор в результате воздействия на него импульсного давления со стороны поршня 3 проникает в трещины, поры и каверны, сообщающиеся со стенками ствола скважины.

При подходе к своему крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью троса

25 и штока 24 перемещает вниз опору 23 пружины 22, Перемещение опоры 23 сопровождается сжатием пружины 22, в результате чего уменьшается площадь проходного спирального отверстия, образуемого зазором между витками указанной пружины, что приводит к росту давления в пружинной полости, сопловой камере 10 и связанном с ней осевом канале верхнего переходника

11. Указанный рост давления служит информационным сигналом об окончании работы устройства, который передается по столбу жидкости, заполняющей буровую колонну, к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, оповещающий бурового мастера об окончании работы устройства. После получения указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей жидкости прекращают, а тампонажное устройство поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил пружина 22 с опорой 23 и уплотнительные элементы 18 пакера возвращаются в исходное положение.

Выполнение затвора сливных окон в виде пружины сжатия, зазоры между витками которой служат сливными отверстиями, делает указанный затвор нечувствительным к загрязнению промывочной жидкости, благодаря чему исключается свойственное прототипу заедание и заклинивание затвора, что повышает надежность работы устройства. Кроме того, пружинный затвор проще по конструкции и в изготовлении.

Формула изобретения

1. Тампонажное устройство, включающее контейнер с поршнем, разделяющим его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, пульсатор. установленный над контейнером и содержащий жестко связанный с последним полый корпус со сливными окнами, установленными с возможностью

1652509

1Z

Фиг. Л

Составитель А.Кондратенко

Техред М,Моргентал Корректор Л.Бескид

Редактор В.Ковтун

Заказ 1753 Тираж 365 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский юбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вращения относительно друг друга, питающее сопло, гидравлически связанное с подвесной колонной и приемное сопла, сообщающееся с надпоршневой полостью, и размещенные под питающим соплом плоСкий затвор и затвор сливных окон, включаЮщий подпружиненную относительно корпуса опорус периферийным отверстием, вязанную гибкой связью с поршнем, о тич а юще еся тем,что,с целью повышения надежности работы и упрощения конструкции, пружина затвора сливных окон выполнена с наружным диаметром, соизмеримым с внутренним диаметром корпуса. и установлена с возможностью полного сжатия и перекрытия при этом сливных окон, а

5 периферийное отверстие опоры расположено напротив внутренней полости пружины затвора сливных окон.

2. Устройство по п,1. отл и ч а ю щ е е10 с я тем, что сливные окна расположены напротив нижних витков пружины затвора сливных окон.