Тампонажное устройство Советский патент 1984 года по МПК E21B33/14 

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для ликвидации катастрофических поглощений при проходке скважин.

Известны тампонажные устройства, состоящие из оболочки с тампонажным материалом, размещенной в трубе. С одной стороны устройство имеет переходник для подсоединения бурильных труб, а с другой - легкоразрушаемую перегородку 1.

Недостатком тампонажного устройства являетсято, что его эластичная оболочка, уложенная вокруг перфорированного корпуса поперечными складками, при заполнении ее тампонажным раствором сползает вниз по падению горной выработки (в случае ее подсечения скважиной). Поэтому перекрыть крутопадающие горные выработки описанным тампонажным устройством невозможно.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является тампонажное устройство, включающее перфорированный корпус, закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку и защитный кожух 2.

, Недостатком устройства является то, что оно тоже не обеспечивает перекрытия пересекаемых скважиной горных выработок крутого падения из-за сползания эластичной оболочки вниз по падению горной выработки при заполнении ее тампонажным материалом.

Цель изобретения - обеспечение возможности перекрытия пересекаемых скважиной крутопадающих горных выработок.

Поставленная цель достигается тем, что тампонажное устройство, включающее перфорированный корпус, закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку и защитный кожух, снабжено гибкими элементами, закрепленными одним концом на перфорированном корпусе, а другим на внутренней повертсности эластичной оболочки, причем гибкие элементы закреплены равномерно по всей боковой поверхности перфорированного корпуса и имеют длину, обеспечивающую их взаимодействие с эластичной оболочкой в рабочем положении устройства.

При этом гибкие элементы выполнены в виде канатов.

Для обеспечения взаимодействия гибких элементов с эластичной оболочкой длину этих гибких элементов (канатов) выбирают, например, не больще разности радиусов эластичной оболочки и перфорированного корпуса.

Узлы крепления к корпусу равномерно располагаются по окружнрсти и длине перфорированного корпуса. Гибкие элементы (канаты) предотвращают сползание эластичной оболочки вниз по падению горной выработки при заполнении ее .тампонажным

раствором, что и обеспечивает перекрытие крутопадающей горной -выработки. Равномерное расположение узлов крепления гибких элементов (канатов) к корпусу позволяет эластичной оболочке при заполнении ее тампонажным раствором принять форму цилиндра, ось которого при этом совпадает с осью скважины.

Определенная длина гибких элем-ентов, равная или меньше разности радиусов эластичной оболочки и перфорированного корпуса, обеспечивает центрацию эластичной оболочки относительно скважины.

На фиг. 1 показана верхняя часть тампонажного снаряда; на фиг. 2 - нижняя

часть; на фиг. 3 - узел крепления гибких элементов к корпусу и эластичной оболочке в развернутом виде; на фиг. 4 - схема перекрытия крутопадающей горной выработки.

Тампонажное устройство содержит корпус 1, к которому,- например, с помощью резьбовых соединений крепятся защитный кожух 2 и центральная направляющая труба 3 с уплотнением 4 и гайкой 5, соединенной, например, на резьбе с перфорированным

корпусом 6, на проточках 7 которого при помощи гибких элементов 8 закреплена эластичная оболочка 9, причем гибкие элементы закреплены на внутренней поверхности эластичной оболочки.

Перфорированный корпус 6 снабжен

центрирующим кольцом 10, отверстиями 11 и крепежными кольцами 12 с отверстиями 13, к которым прикреплены гибкие элементы (канаты) 14. Второй конец гибких элементов 14 закреплен на эластичной оболочке 9. Перфорированный корпус 6 в нижней своей части соединен с башмаком 15, на кольцевую проточку 16 которого свободно установлен защитный кожух 2. На цилиндрической поверхности 17 башмака 15 закреплены фиксаторы 18, выполненные,

например, из листовой пружинящей стали. Тампонажное устройство работает следук)щим образом.

Устройство в собранном виде опускают в скважину до пора башмака 15 в забой скважины, и с одновременной подачей тампонажного раствора производят медленный подъем бурового снаряда до полного выхода эластичной оболочки 9 из защитного кожуха 2. При этом тампонажный раствор, проходя по центральной направляющей

трубе 3, встречает на своем пути вер.хнюю плоскость башмака 15 и тем самым прижимает его к забою скважины, а защитный кожух 2 под действием осевого усилия труб сойдет с проточки 16 башмака 15 и, поднимаясь вверх, освободит фиксаторы 18, которые, упираясь в стенки скважины, фиксируют башмаки 15 на забое. Тампонажный раствор попадает во внутреннюю полость перфорированного корпуса 6 и по отверстиям 11 поступает во внутреннюю полость эластичной оболочки 9. При заполнении эластичная оболочка 9 растягивается, при этом гибкие элементы 14, распрямляясь и натягиваясь, обеспечивают концентричное расположение оболочки 9 относительно корпуса 6, тем самым эластичная оболочка полностью перекрывает горную выработку, образуя вокруг ствола цилиндр, ось симметрии цилиндрической поверхности которого совпадает с осью скважинь. Уплотнение 4 в процессе закачки тампонажного раствора не дает возможности попадать ему во внутреннюю поло.сть защитного кожуха 2. После закачки расчетного количества тампонажного раствора корпус 1 вместе с трубой 3 г ..j... . . „ и кожухом 2 извлекают на поверхность. Кольцо 10 Центрирует перфорированный корпус 6 и закрепленную на нем оболочку 9 по оси скважины. После затвердевания тампонажного раствора к месту установки оболочки опускают колонковую трубу с кольцевой твердосплавной коронкой, разбуривают цементный мост с кольцом 10 и башмаком 15, а перфорированный корпус 6 извлекают на поверхность. Тампонажное устройство имеет простую конструкцию и, по сравнению с известными тампонажными устройствами, позволяет перекрывать крутопадающие горные выра- ботки с образованием вокруг ствола скважины равномерного цементного кольца за счет того, что гибкие элементы центрируют эластичную оболочку относительно корпуса и не позволяют ей сползать вниз по падению горной выработки. Результаты испытаний показали концентричное размещение эластичной оболочки относительно корпуса при зенитных углах скважины 90-30° и углах падения горных выработок 0-80°. Предлагаемое тампонажное устройство уменьщает металлоемкость сооружения скважин на 8%, расход портландцемента на 3%, затраты времени на изоляцию крутопадающей горной выработки в 2,7 раз. Годовой экономический эффект составит примерно 54068 руб.

Фиг.З

,

Фиг.

1. ТАМПОНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее перфорированный корпус, закрепленную на его наружной поверхности эластичную оболочку и защитный кожух, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности перекрытия пересекаемых скважиной крутопадающих горных выработок, оно снабжено гибкими элементами, закрепленными одним концом на перфорированном корпусе, а другим - на внутренней поверхности эластичной оболочки, причем гибкие элементы закреплены равномерно по всей боковой поверхности перфорированного корпуса и имеют длину, обеспечивающую их взаимодействие с эластичной оболочкой в рабочем положении устройства. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гибкие элементы выполнены в виде канатов. (Л ;о со со ел