Устьевой потокоделитель Российский патент 2023 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к промывочным устройствам, работающим в скважине с возможностью многократно изменять направление потока промывочной жидкости в полости бурильных труб без изменения обвязки устья при бурении или проработке горизонтальных стволов перед спуском хвостовиков, а так же при очистке забоя обсаженных скважин от песчаных пробок.

Известно устройство для промывки песчаной пробки с выносом песка через полость труб с делением потока из межтрубного в трубный с помощью устьевой отводной головки, устанавливаемой для обратной промывки, где верхняя труба герметизируется подвижно устьевой головкой. Промывочная жидкость подается в затрубное пространство до манжет промывочного устройства ПУ-1 и через верхние входные радиальные каналы корпуса попадает в промывочный ствол с долотом и гидромониторными насадками. Отработанная промывочная жидкость с песком поднимается по затрубному пространству промывочного оборудования до нижних входных радиальных каналов ПУ-1, попадает в циркуляционный ствол труб и выносится на поверхность (Нифонтов Ю.А., Клещенко И.И. Ремонт нефтяных и газовых скважин. Часть 1. Санкт-Петербург, "Профессионал" 2005 г.).

Недостатком отводной головки является отсутствие механизма переключения для прямой промывки.

Известно устройство для промывки обсаженной скважины (УПС), включающее подвижный полый шток с шаровым клапаном, механизмом переключения устройства в рабочее и транспортное положение с профильной втулкой и стопором, разделитель потока с нижними и верхними входными радиальными каналами, разделенными герметизирующим элементом (ГЭ). После спуска на заданный интервал прямой промывкой подают жидкость в полость УПС через трубы, воздействуя на полый подвижный шток с обратным клапаном, который, перемещаясь, закрывает сливные каналы и сжимает ГЭ через толкатель механизма переключения, перекрывая кольцевое пространство между стенкой скважины и устройством. Затем подают жидкость в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и колонной бурильных труб до УПС, где через верхние входные радиальные каналы разделителя потока промывочная жидкость попадает в полость хвостовика с забойным двигателем, разрушает песчаную пробку прямой промывкой, выносит шлам по кольцевому пространству между стенкой скважины и хвостовиком до УПС, где через нижние входные радиальные каналы попадает в полость бурильной колонны и выносится на поверхность (Патент РФ №2405914, МПК Е21В 37/00, опубликован 10.12.2010).

Недостатком УПС является отсутствие возможности осуществлять прямую промывку при установленном в рабочее положение уплотнительном элементе.

Известно устройство, принятое за прототип, для герметизации потайных колонн, включающее корпус с радиальным каналом, ГЭ, переводник с радиальными и осевым каналами, установленный в осевом канале обратный клапан. На наружной поверхности переводника установлен патрубок с помощью кулачков, размещенных в радиальных каналах переводника и в канавках по внутренней поверхности патрубка. ГЭ устанавливается в рабочее положение путем подачи давления жидкости в осевой канал корпуса с кулачками, соединенными с патрубком, установленным на срезных штифтах. (Патент РФ №2093667, МПК Е21В 43/10, опубликован 20.10.1997).

Недостатком устройства является невозможность его повторного применения после разрушения срезных штифтов.

Предлагаемый устьевой потокоделитель выполнен с возможностью многократно изменять направление потока с прямой промывки на обратную для выноса шлама с забоя через трубы без потерь и с повышенной скоростью, устанавливается без специальной обвязки устья в верхней части бурильной колонны в виде переводника под ведущей трубой при возникновении осложнений в процессе бурения или проработки горизонтального ствола, или других ситуаций.

Устьевой потокоделитель включает, выполненный в виде переводника к бурильным трубам, корпус с верхним, средним и нижним радиальными, трубным и кольцевым осевыми каналами и продольными окнами, дисковый и тарельчатый обратные клапаны, герметизирующий элемент с регулятором силы прижатия к стенке скважины, установленный на патрубке с внутренней кольцевой канавкой и выпускным каналом. Патрубок размещен на корпусе с манжетным уплотнением подвижно, с возможностью занимать с помощью поворотной втулки с лабиринтными пазами и фиксатором, два положения: нижнее для прямой промывки и верхнее для обратной промывки, и взаимодействовать с клапанами с помощью кулачков, размещенных в продольных окнах корпуса и в кольцевой канавке, при прямой промывке перекрывать кольцевой канал, дисковым клапаном, и открывать трубный канал тарельчатым клапаном, для подачи жидкости и спуска геофизической аппаратуры через бурильные трубы, а при обратной промывке перекрывать тарельчатым клапаном трубный канал и открывать кольцевой канал дисковым клапаном.

На фиг. 1 представлена схема устройства УПД при прямой промывке скважины. На фиг. 2. представлена схема устройства УПД при обратной промывке скважины.

Предлагаемый устьевой потокоделитель (УПД) для герметизации колонн с многократным изменением направления потока при работающих буровых насосах включает, выполненный в виде переводника к бурильным трубам, корпус 1 с верхним 2, средним 3 и нижним 4 радиальными, трубным 5 и кольцевым 6 осевыми каналами и продольными окнами 7, дисковый 8 и тарельчатый 9 обратные клапаны, герметизирующий элемент 10 с регулятором силы прижатия 11 к стенке скважины 12, установленный на патрубке 13 с внутренней кольцевой канавкой 14 и выпускным каналом 15. Патрубок 13 размещен на корпусе 1 с манжетным уплотнением 16 подвижно, с возможностью занимать с помощью поворотной втулки 17 с лабиринтными пазами 18 и фиксатора 19, два положения: нижнее 20 для прямой промывки и верхнее 21 для обратной промывки (показано стрелками) с помощью кулачков 22, размещенных в продольных окнах 7 корпуса 1 и в кольцевой канавке 14, взаимодействовать с дисковым клапаном 8 для закрытия кольцевого канала 6 при прямой промывке через трубный канал 5 и взаимодействовать с, тарельчатым клапаном 9 для закрытия трубного канала 5 при обратной промывке через кольцевой канал 6.

Устьевой потокоделитель работает следующим образом. Для установки патрубка в верхнем или нижнем положениях использован механизм шариковой авторучки в виде втулки 17 с лабиринтными пазами 18 вращающейся на цилиндрической поверхности корпуса 1 и фиксатора 19, закрепленного к внутренней поверхности патрубка 13. При осевом движении (вверх-вниз) колонны труб с корпусом 1, патрубок 13 с герметизирующим элементом 10 с винтовым регулятором силы осевого сжатия 11 остается за счет сил трения неподвижным относительно стенки скважины 12 пока фиксатор 19 не займет одно из положений 20 для прямой или 21 для обратной промывки в лабиринтных пазах 18 вращающейся втулки 17. При прямой промывке с помощью кулачков 22, размещенных в продольных окнах 7 корпуса 1 и в кольцевой канавке 14 патрубок 13, взаимодействует с клапаном 8, который занимая нижнее положение закрывает кольцевой осевой канал 6, промывка осуществляется через открытый для спуска геофизических приборов осевой трубный канал 5, а отработанная жидкость заходит через радиальный канал в полость кольцевого канала 6 и выходит в затрубное пространство над герметизирующим элементом через радиальный канал 3 совмещенный с выпускным каналом 15.

При обратной промывке закрывается трубный канал 5 и промывка осуществляется через кольцевой канал 6 с выходом через радиальный канал 4 в затрубное пространство, отработанная жидкость возвращается по трубам через трубный канал 5 с выходом в затрубное пространство через радиальный канал 2, совмещенный с выпускным каналом 15.

Например, для проработки и очистки горизонтального участка к ведущей трубе, или через удлинительную бурильную трубу, наворачивают УПД с диаметром герметизирующего элемента равным внутреннему диаметру эксплуатационной колонны с заданной отрегулированной величиной силы трения.

Производят медленный спуск колонны труб в интервал работы УПД и включают буровые насосы. С помощью лебедки и веса колонны выполняют движение труб вверх-вниз и по манометру на стояке определяют работу поворотной втулки 17 с фиксатором 19 по принципу механизма шариковой авторучки. Давление при прямой промывке будет выше чем при обратной. Переключаются на обратную промывку и по выходу шлама определяют время, необходимое для очистки данного интервала. Для наращивания отключают буровые насосы, поднимают ведущую трубу с УПД и производят спуск одной или нескольких свеч в зависимости от зашламленности интервала ствола скважины, спускают УПД с ведущей трубой и операция повторяется.

Таким образом, применение предлагаемого устьевого потокоделителя работающего в скважине с возможностью многократно изменять направление потока промывочной жидкости в полости бурильных труб без изменения обвязки устья, за счет ускоренного выноса без потерь шлама с забоя обратной промывкой, повышает эффективность работ при ликвидации возможных в процессе бурения или проработки горизонтальных скважин осложнений в виде затяжек, не дохождение нагрузок на долото, связанное с обвалами породы, осевшим шламом, и сужением сечения ствола скважины.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к управлению потоком бурового раствора. Устройство включает выполненный в виде переводника к бурильным трубам корпус с верхним, средним и нижним радиальными, трубным и кольцевым осевыми каналами и продольными окнами, с тарельчатым и дисковым обратными клапанами, со скользящим герметизирующим элементом, снабженным регулятором силы прижатия к стенке скважины. Герметизирующий элемент установлен на патрубке, размещенном подвижно с манжетным уплотнением на корпусе с возможностью занимать с помощью фиксатора и поворотной втулки с лабиринтными пазами два положения: нижнее для прямой промывки и верхнее для обратной промывки. Патрубок взаимодействует с клапанами с помощью кулачков, размещенных в продольных окнах корпуса и в канавке по внутренней поверхности патрубка. При прямой промывке перекрывается дисковым клапаном кольцевой канал и открывается тарельчатым клапаном трубный канал. При обратной промывке перекрывается трубный канал и открывается дисковым клапаном кольцевой канал. Обеспечивается возможность многократно изменять направление потока промывочной жидкости без изменения обвязки устья, повышается скорость выноса без потерь шлама с забоя обратной промывкой и эффективность работ при ликвидации в процессе бурения или проработки горизонтальных скважин осложнений. 2 ил.

Устьевой потокоделитель для герметизации колонн с многократным изменением направления потока промывочной жидкости, включающий выполненный в виде переводника к бурильным трубам корпус с верхним, средним и нижним радиальными, трубным и кольцевым осевыми каналами и продольными окнами, с обратными клапанами, с герметизирующим элементом и патрубком, отличающийся тем, что осевой обратный клапан выполнен тарельчатым, а кольцевой обратный клапан выполнен дисковым, герметизирующий элемент снабжен регулятором силы прижатия к стенке скважины, установлен на патрубке с внутренней канавкой и выпускным каналом, патрубок с манжетным уплотнением размещен подвижно на корпусе с возможностью занимать с помощью поворотной втулки с лабиринтными пазами и фиксатора нижнее для прямой промывки и верхнее для обратной промывки положения и взаимодействовать с клапанами с помощью кулачков, размещенных в продольных окнах корпуса и в канавке по внутренней поверхности патрубка, при прямой промывке перекрывать кольцевой канал дисковым обратным клапаном и открывать тарельчатым обратным клапаном трубный канал, а при обратной промывке перекрывать тарельчатым обратным клапаном трубный канал и открывать дисковым обратным клапаном кольцевой канал.