Способ крепления преимущественно скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК E21B27/02 E21B33/13 

Изобретение относится к горной промышленности, точнее к нефтегазодобывающей, и может использоваться При креплении неустойчивых интервалов цилиндрических горных выработок и скважин, а также в качестве арматуры фильтра при эксплуатации нефтегазо- и водоносных скважин.

Известны способ крепления стенок скважины обсадной трубой, выполненной в виде уложенной по спирали меФаллической ленты ij, и устройство для локального крепления ствола скважины, включающее корпус, упругую оболочку с верхней и нижней фиксирующими обоймами и сердечник, установленный внутри упругой оболочки и состоящей из верхнего и нижнего патрубков 2Х.

Недостаток данного способа крепления и устройства для крепления скважин заключается в том, что после крепления диаметр скважины уменьшается.

Наиболее близкими к изобретению являются способ крепления преимущественно скважин, включающий спуск в скважину крепежного материала и размещение его в расширенной части, и устройство для крепления преимущественно скважин, содержащее переходник корпус, кожух и размещенный между ними упругий материал СзЗ.

Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что перед креплением интервала скважины его предварительно расширяют, для чего первоначально спускают в йкважину специальный расширитель. При подъеме .расширителя из скважины возможен поршневой зффект. Кроме этого, при выполнении следующей операхщи по спуску устройства и крепления расширенного интервала дюралевой кассетой в скважине на забое остаются отдельные элементы устройства.

Целью изобретения является повьш1ёние эффективности способа крепления за счет сокращения спуско-подъемных операций-И повышение надежности размещения крепёжного материала, а также крепления нескольких интервалов скважины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу крепления преимущественно скважин, включающему спуск режущего инструмента и расширение скважины, спуск в скважину крепежного материала и размещение его в расширенной части, спуск режущего инструмента и крепежного материала осуществляют одновременно, причем расширение скважины ведут путем выполнения углубления на стенках скважины в форме спирали.

Устройство для крепления преимущественно скважин, содержащее переходник, корпус, кожух и размещенный меяду ними упругий материал, снабжено раскрепляющим узлом, установленным в нижней .части корпуса, и р(гжущим инструментом, установленным в верхней части корпуса и связанным полым штоком с переходником через ограничитель крутящего момента,, причем корпус и кожух выполнены со спиральной прорезью одинакового шага а кожух соединен с полым штоком винтовой парой, шаг резьбы которой равен шагу спирального вьфеза в корпусе и кожухе, при этом режущей инструмент размещен в спиральной прорези, которая в корпусе заканчивается вертикальным участком, а кожух подпружинен относительно корпуса и установлен с возможностью взаимодействия с переходником при срабатывани ограничителя крутящего момента, а крепящий материал вьшолнен в виде пружины кручения и размещен вьш1е каждого винта спиральной прорези корпуса, а кожух имеет выступы на внутренней поверхности для взаимодействия с крепящим материалом.

Причем ограничитель крутящего момента выполнен в виде подпружиненных шариков, расположенных в переходнике и.штоке.

Кроме того, устройство снабжено дополнительными крепежными материалами в виде пружин кручения по числу интервалов.

На фиг.1 изображено устройство для крепления преимущественно скважин, общий вид; на фиг,2 - скважина с нарезанными спиральными прорезями на стенках .на фиг.З - разрез -вертикальной плоскости по фиг.1.

В скважину, имеющую нарушенный интервал 1, спускается устройство 2, которое нарезает на боковой поверхности скважины спиральное углубление а затем укладывает в него крепежный материал 3. После извлечения устройства из скважины бурение можно продолжать без изменения диаметра породоразрушающего инструмента. Раскрепляющий узел соединен с обоймой А с помощью гайки 5 и содержит шарнирньй параллелограмм 6, подпружиненный пружиной 7, расдоложенной на валу 8. В статическом положении пружина 7, вьщвигая пяту 9, утап ливает шарнирньй параллелограмм в прорезь обоймы. Направляющий аппарат состоит из корпуса 10, соединенного с гайкой 11, имеющей внутреннюй резь бу с шагом, соотвётствукицим спиральному вырезу в корпусе 10. Режущий узел состоит из режущего элемента 12 расположенного на щтоке 13, с отверс тием 14 для охлаждения. Шток 13 подпружинен в гидроцилиндре 15 пружиной 16,поэтому режущий элемент не касается боковой поверхности скважины пр спуско-родъемных операциях. Гидроцилиндр 15 соединяется с полым винтом 17,который соединен с переходником 18 с помощью шариков 19, ограничиваю щих крутящий момент. Гайка 20 и уплотнение служат для герметичности со единения. Кассета с пружинным крепле нием состоит из обоймы 1, подпружиненной тарельчатыми пружинами, и кре пежного материала. Работа снаряда заключается в том, что устройство, соединенное с буриль ными трубами, спускается в скважину забой. При создании осевой нагрузки пята 9 утапливается в обойму 1 и про исходит раскрепление снаряда с помощью шарнирного параллелограмма 7. Пр подаче промывочной жидкости по колон не бурильных труб в гидроцилиндр 15 происходит вьщвижение штока 13 с режущим элементом 12. Охлаждение режу.щего элемента при работе производитс через промывочный канал в штоке и от верстие 14. При вращении бурильной колонны и подаче промывочной жидкости режущий элемент 12 на боковой поверхности скважины вьфезает углубление, опускаясь по спиральному вырезу направляющего аппарата. Дойдя до нижнего положения в конце спирального выреза, режупщй элемент останавливается. Бурильный вал вместе с переходником 18 начинает вращаться вхолостую, так как соединение переходника 18 с винтом 17, выполненное с помощью подпружиненных шариков, рассчитано на определенньй крутящий момент, что фиксируется контрольно-измерительными приборами на поверхности. Установив момент окончания нарезки спирального углубления, останавливают вращение снаряда. Повьш1ают осевую нагрузку, режущий элемент движется вниз по заходу прорези, тарельчатые пружины сжимаются, корпус 10 опускается вниз, перекрывая со стороны скважины спиральный вырез, и одновременно упором, расположенным выше крепежных элементов, выталкивает из обоймы 1 один крепежньй элемент в спиральный выреэ обоймы 1. Затем уменьшают осевую нагрузку, корпус 10 под действием тарельчатых пружин возвращается в исходное положение, а крепежный материал, раскручиваясь, укладывается в углубление на боковой поверхности скважины. Создав в другом интервале скважины искусственный забой - пробку аналогично проводят крепление следующего. Использование изобретения обеспечивает возможность повышения эффективности алмазного бурения путем снижения непроизводительных затрат времени и материалов на крепление скважин, возможность закрепления нарушенных интервалов в скважинах диаметром 76 и 59 мм, использование спирального крепления как арматуры фильтра при эксплуатации нефтегазо- и водо- носных скважин, возможность использования в качестве временной крепи при проходк« стволов большого диаметра с последуня(им бетонированием, возможность крепления наклонных и восстающих скважин, возможность использования устройства автоматическими станциями, так как крепление возможно нескольких интервалов при экономичном расходе материала крепи.

1

:РГ

Д .N.

Д . -

r g .Д .

.. e

. л

.oa

.v: О/

.

-д«

x::.

Y,

I

x:

1

«

:Ж

Фиг.1

1. Способ крепления преимущественно скваш1н, включающий спуск режущего инструмента и расширение скважины, спуск в скважину крепежного материала и размещение его в расширенной части, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности . способа крепления.за счет сокращения спуско-подъемных операций и повыше,ние надежности размещения крепежного материала, спуск режущего инструмен;та и крепежного материала осуществля1ЮТ одновременно, причем расширение I скважины ведут путем выполнения уг:лубления на стенках скважины в форме спирали. 2. Устройство для крепления преимущественно скважин, содержащее переходник, корпус, кожух и размещенный | |ежду ними упругий материал, о т л ичающееся тем, что оно снабжено раскрештягацим узлом, установлентяя в нижней части корпуса, и режущим инструментом, установленным в верхней части корпуса и связанным полым штоком с переходником через ограничитель крутящего момента, причем корпус и кожух выполнены со спиральной прорезью одинакового шага, а кожух соединен с пол1Л4 штоком винтовой парой, шаг резьбы которой равен шагу спирального шлреза в корпусе и кожухе, арн этом режущий инструмент размещен в спиральной прорези, которая в корпусе заканчивается вертикальным участком, а кожух подпружинен относительно корпуса и установлен с возможностью взаимодействия с переходником при срабатывании ограничителя крутящего момента, а крепящий мате- . риал вьшолнен в виде пружины кручения и размещен выше каждого винта спиральной прорези корпуса, а кожух имеет выступы на внутренней поверхности для взаимодействия с крепящим материСО 00 4 алом. 3.Устройство по п.2, отличающееся тем, что ограничитель 00 крутящего момента выполнен в виде подпружиненных шариков, расположенных в переходнике и штоке. 4.Устройство по пп.1-3, о т л ичающееся тем, что, с целью крепления нескольких интервалов скважины, устройство снабжено дополнительными крепежными материалами в виде пружин кручения по числу интервалов.