Забойный потокоделитель Российский патент 2024 года по МПК E21B21/08 E21B33/127 E21B37/00 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к потокоделителям, направляющим поток промывочной жидкости на породоразрушающий инструмент как при прямой, так и при обратной циркуляции.

Бурение скважин, особенно горизонтальных, сопровождается осложнениями в виде затяжек и прихватов бурильных труб, связанных с сужением ствола осевшим шламом. При прямой промывке шлам поднимается на поверхность восходящим потоком бурового раствора по кольцевому пространству между стенкой скважины и колонной бурильных труб. Шлам может оседать при снижении скорости потока по всему интервалу горизонтального участка.

Задача изобретения - разработка устройств для бурения скважин с выносом шлама через полость бурильных труб, с подачей промывочной жидкости на забой через кольцевое пространство, с направлением потока в полость породоразрушающего инструмента через потокоделитель.

Известно промывочное устройство ПУ-1 для промывки песчаных пробок в обсаженных скважинах, с продольными каналами с верхним и нижним радиальными отверстиями на корпусе и манжетой, перекрывающей межтрубное пространство между верхними и нижними отверстиями. Рабочая промывочная жидкость подается с устья по затрубному пространству до манжеты, попадает через верхние радиальные каналы в продольный канал, соединенный с полостью забойного инструмента, поднимается с выбуренным шламом до манжеты и через нижние радиальные отверстия, попадая в полость бурильной колонны выносится на поверхность, где через отводную головку герметизирующего устья выносится в желобную систему для очистки. (Амиров А.Д. и др. Капитальный ремонт нефтяных и газовых скважин. М. Недра. 1975.)

Недостатком ПУ-1 является невозможность его применения в необсаженных скважинах.

Известно устройство для обратной промывки обсаженных скважин, принятое за прототип, состоящее из корпуса со сливными и радиальными каналами, с подвижным полым штоком с шаровым клапаном и пружиной, со скользящим герметизирующим уплотнителем, расположенным на корпусе, механизм переключения устройства в рабочее и транспортное положения, взаимодействующий со штоком и разделитель потока с верхними и нижними каналами, причем верхние каналы соединяют затрубное пространство с полостью породоразрушающего инструмента, а нижние каналы соединяют затрубное пространство с полостью колонны труб.

Герметизирующий уплотнитель устанавливается в рабочее положение давлением промывочной жидкости с помощью подвижного штока взаимодействующего с механизмом переключения через толкатель.(патент RU 2405914 C1 Е21В 37/00).

Недостатком устройства является невозможность применения его в необсаженных скважинах.

Известен способ и устройство для испытания продуктивных пластов в процессе бурения. После очередного долбления в заданном интервале производят спуск бурильной колонны с пакером. После установки пакера внутрь труб спускают на трубах меньшего диаметра регулятор депрессии с датчиками параметров пласта. Осуществляют вызов притока с записью параметров пласта, затем извлекают трубы меньшего диаметра с регулятором депрессии, осуществляют распакеровку и продолжают бурение. (патент RU 2648120 С1 Е21В).

Недостатком указанного изобретения является отсутствие возможности бурения обратной промывкой.

Целью изобретения является разработка устройства, работающего в необсаженных скважинах, для бурения или промывки ствола скважины с подачей промывочной жидкости на забой через кольцевое пространство, с направлением потока в полость породоразрушающего инструмента через потокоделитель и выносом промывочной жидкости с выбуренным шламом через полость бурильных труб с использованием возможности создания депрессии на забое для исследования параметров пласта при бурении.

Задача решается предлагаемым забойным потокоделителем, работающим в обсаженных и необсаженных скважинах при бурении или промывки скважины, как с прямой промывкой, с выносом выбуренного шлама по кольцевому пространству, так и с обратной промывкой и выносом выбуренного шлама через полость бурильных труб, с перекрытием кольцевого пространства неподвижным, относительно стенки скважины, с переустановками на подвижном корпусе надувного герметизирующего уплотнителя, по мере углубления скважины, с верхнего положения в нижнее, выполнен из немагнитных материалов для размещения и работы геофизических приборов контроля в корпусе, оборудован эжекторным насосом для создания депрессии на пласт.

Забойный потокоделитель, включающий корпус, выполненный в виде бурильной трубы, с верхним и нижним радиальными каналами, и фиксирующей канавкой, с разделителем потока с трубным и кольцевым осевыми каналами, взаимодействующей с подвижной втулкой, выполненной с возможностью вращения и осевого перемещения по всей длине движущегося, при бурении скважины корпуса, и снабженной герметизирующим уплотнителем, центраторами и фиксатором транспортного положения.

Трубный осевой канал сообщен с верхними радиальными каналами, перекрывающимися при прямой циркуляции подпружиненным цилиндром, верхний конец снабжен тарельчатым обратным клапаном, а нижний конец сообщен с полостью бурильных труб. Кольцевой осевой канал в верхней части снабжен дисковым обратным клапаном и сообщен в нижней части через нижний радиальный канал с затрубным пространством. Герметизирующий уплотнитель армирован жабровидными пластинами, перекрывающими надувную камеру с ограничителем надува. Подпружиненный цилиндр выполнен с возможностью перекрывать верхние радиальные каналы с одновременным открыванием каналов эжекторного насоса.

На фиг. 1. Общий вид забойного потокоделителя с герметизирующим уплотнителем в нижнем положении.

На фиг. 2. Схема расположения гидравлического уплотнителя в верхнем положении.

Забойный потокоделитель, включающий корпус 1, выполнен в виде бурильной трубы, с верхним 2 и нижним 3 радиальными каналами, и фиксирующей канавкой 4, с потокоделителем 5 с трубным 6 и кольцевым 7 осевыми каналами, взаимодействующей с подвижной втулкой 8, выполненной с возможностью вращения и осевого перемещения по всей длине движущегося, при бурении скважины корпуса 1, и снабженной герметизирующим уплотнителем 9, скользящим сальником 10, центраторами 11, фильтром 12 и фиксатором транспортного положения 13. Трубный осевой канал 6 сообщен с верхними радиальными каналами 2, перекрывающимися при прямой циркуляции подпружиненным цилиндром 14, верхний конец снабжен тарельчатым обратным клапаном 15, а нижний конец сообщен с полостью бурильных труб. Кольцевой осевой канал 7 в верхней части снабжен дисковым обратным клапаном 16 и сообщен в нижней части через нижний радиальный канал 3 с затрубным пространством. Герметизирующий уплотнитель 9 армирован пластинами 17, перекрывающими надувную камеру 18 с ограничителем надува 19, установленном на нижнем, подвижном конце пластин. Подпружиненный цилиндр 14 выполнен с возможностью перекрывать радиальные каналы 2 с одновременным открыванием каналов эжекторного насоса 21.

Работа забойного потокоделителя

При прямой промывке нисходящий поток промывочной жидкости подается на забой через трубный канал 6, надувной герметизирующий уплотнитель 9 сжимается и при нижнем положении (Фиг. 1) входит в зацепление с корпусом 1 фиксатором 13. Отработанная промывочная жидкость возвращается по кольцевому пространству. Восходящий поток не попадает в надувную камеру 18, проходит по кольцевому пространству между стенкой скважины 20 и втулкой 8 с центраторами 11.

При обратной промывке промывочная жидкость подается на забой по кольцевому пространству. Нисходящий поток попадает в надувную камеру 18 через фильтр 12 и перепадом давления, возникающим при циркуляции промывочной жидкости через поролоразрушающий инструмент и кольцевое пространство между стенкой скважины 20 и втулкой 8 с центраторами 11 надувает камеру 18 с герметизирующим уплотнителем 9 и перекрывает кольцевое пространство. При надуве камеры 18 длина пластин 17 сокращается на длину хода ограничителя надува 19, конец фиксатора 13 выходит с канавки 4 и корпус 1 освобождается от втулки 8, приобретая возможность осевого движения вниз.

Промывочная жидкость проходит на забой через верхние радиальные каналы 2, сообщающиеся с трубным каналом 6 и возвращается в полость бурильных труб через нижние радиальные каналы 3 и кольцевой осевой канал 7, открывая обратный дисковый клапан 16.

После бурения интервала, что определяется повышением давления на манометре, оператор может, при необходимости, продолжать обратную промывку через эжекторный насос 21, создающий депрессию на забой, для отбора проб в контрольные емкости для исследования параметров пластовой жидкости.

Для продолжения бурения оператор приподнимает колонну на длину пробуренного интервала, включает прямую промывку, подает инструмент до контакта с забоем, включает обратную промывку, при которой перекрывается кольцевое пространство для бурения следующего интервала. Время работы насосов прямой промывкой должна быть меньше времени предыдущей обратной промывки во избежание зашламленности забойных двигателей.

Таким образом, выполнена задача по разработке устройства, работающего в необсаженных скважинах, для бурения или промывки ствола скважины с подачей промывочной жидкости на забой через кольцевое пространство, с направлением потока в полость породоразрушающего инструмента через потокоделитель и выносом промывочной жидкости с выбуренным шламом через полость бурильных труб, с использованием возможности создания депрессии на забое для исследования параметров пласта при бурении.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к промывочным устройствам, работающим в скважине. Забойный потокоделитель включает корпус, выполненный в виде бурильной трубы, с верхним и нижним радиальными каналами, с разделителем потока с трубным и кольцевым осевыми каналами, взаимодействующий с подвижной втулкой с герметизирующим уплотнителем. Подвижная втулка выполнена с возможностью вращения и осевого перемещения по всей длине движущегося при бурении скважин корпуса, и дополнительно снабжена центраторами и фиксатором транспортного положения. Трубный осевой канал сообщен с верхними радиальными каналами, перекрывающимися при прямой циркуляции подпружиненным цилиндром. Верхний конец трубного осевого канала снабжен тарельчатым обратным клапаном, а нижний конец трубного осевого канала сообщен с полостью бурильных труб. Кольцевой осевой канал в верхней части снабжен дисковым обратным клапаном и сообщен в нижней части через нижний радиальный канал с затрубным пространством. Герметизирующий уплотнитель армирован пластинами, перекрывающими надувную камеру, с ограничителем надува. Подпружиненный цилиндр выполнен с возможностью перекрывания верхних радиальных каналов с одновременным открыванием каналов эжекторного насоса. Фиксатор транспортного положения выполнен с возможностью зацепления в фиксирующей канавке корпуса при прямой промывке и освобождения из фиксирующей канавки корпуса при надуве надувной камеры в процессе обратной промывки. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей потокоотделителя. 2 ил.

Забойный потокоделитель, включающий корпус, выполненный в виде бурильной трубы, с верхним и нижним радиальными каналами, с разделителем потока с трубным и кольцевым осевыми каналами, взаимодействующий с подвижной втулкой с герметизирующим уплотнителем, отличающийся тем, что подвижная втулка выполнена с возможностью вращения и осевого перемещения по всей длине движущегося при бурении скважин корпуса, и дополнительно снабжена центраторами и фиксатором транспортного положения, трубный осевой канал сообщен с верхними радиальными каналами, перекрывающимися при прямой циркуляции подпружиненным цилиндром, верхний конец трубного осевого канала снабжен тарельчатым обратным клапаном, а нижний конец трубного осевого канала сообщен с полостью бурильных труб, кольцевой осевой канал в верхней части снабжен дисковым обратным клапаном и сообщен в нижней части через нижний радиальный канал с затрубным пространством, герметизирующий уплотнитель армирован пластинами, перекрывающими надувную камеру, с ограничителем надува, подпружиненный цилиндр выполнен с возможностью перекрывания верхних радиальных каналов с одновременным открыванием каналов эжекторного насоса, при этом фиксатор транспортного положения выполнен с возможностью зацепления в фиксирующей канавке корпуса при прямой промывке и освобождения из фиксирующей канавки корпуса при надуве надувной камеры в процессе обратной промывки.