Устройство для разобщения затрубного пространства Советский патент 1985 года по МПК E21B33/12 

Изобретение относится к устройствам для разобщения затрубного пространства в процессе бурения геологоразведочных скважин.

Известны устройства для разобщения затрубного пространства скважин, содержащие эластичный уплотнительный элемент, предназначенный для использования при испытании, крепление, освоении и эксплуатации скважин 1.

Однако указанные устройства применимы в процессе бурения геологоразведочных скважин с двойной бурильной колонной или с обратной циркуляцией промывочной жидкости.

Известно также устройство для разобщения затрубного пространства при бурении скважин, содержащее втулку, наружная поверхность которой образована двумя конусами с общим- основанием, и установленный на втулке эластичный элемент 2.

Недостатком устройства является то, что при установке на колоннах труб с вращательным и поступательным движением его эластичный элемент быстро разрушается и перестанет надежно разобщать затрубное пространство скважины в процессе ее углубления.

Цель изобретения - обеспечение надежной работы устройства при бурении геологоразведочных скважин за счет предотвращения разрушения его эластичного элемента.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для разобщения затрубного пространства, при бурении скважин, содержащем втулку, наружная поверхность которой образована двумя конусами с общим основанием, установленный на втулке эластичный элемент, последний выполнен с продольной кольцевой прорезью, разделяющей его на наружную и внутреннюю части, при этом наружная часть выполнена с двумя рядами лепестков треугольного сечения, а внутренняя в верхней части имеет кольцевой выступ для перекрытия кольцевой прорези эластичного элемента в процессе герметизации.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство в нерабочем положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в рабочем положении; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство (фиг. 1) содержит эластичный элемент 1, установленный на втулке 2, который снабжен с наружной стороны двумя рядами лепестков 3 и 4 треугольного се-. чения, закрепленных в нижней части 5 элемента, а его сопрягающаяся с втулкой поверхность образована двумя конусами 6 и 7 с общим основанием 8. В верхней части эластичный элемент имеет кольцевой выступ 9. Между выступами 9 и верхними концами 10 лепестков имеется зазор 11 для обеспечения свободы их перемещения. Верхняя и нижняя части эластичного элемента выступают над торцами 12 и 13 втулки для обеспечения деформации элемента под действием осевого усилия. Бла, годаря выполнению треугольного сечения лепестки 4 внутреннего ряда входят в зазор между лепестками 3 наружного ряда и плотно прилегают к ним по сторонам треугольника. Вследствие образования поверхности сопряжения эластичного элемента

0 и втулки по конусам с общим основанием средняя часть 14 элемента имеет меньшую толщину по сравнению с его концевыми частями.

Устройство работает следующим образом (фиг. 2).

При сжатии эластичного элемента 1 его внутренние поверхности скользят по конусам 6 и 7. При этом увеличиваются диаметры кольцевого выступа 9 и нижнего торца эластичного элемента. Одновременно

средняя часть 14 эластичного элемента, увеличиваясь в диаметре, принимает форму, показанную на фиг. 2. Увеличиваясь в диаметре, средняя часть эластичного элемента отгибает лепестки 3 и 4 в положение,

5 показанное на фиг. 2 и 3 пунктиром. Деформация средней части 14 принята такой величины, чтобы лепестки 3 и 4 своими свободными концами 10 не выхо- i дили внутренними верхними кромками за наружный диаметр кольцевого выступа 9.

0 Благодаря этому частицы шлама не могут попасть в зазор между лепестками цилиндрической частью эластичного элемента и препятствовать возвращению лепестков в нерабочее положение при снятии осевой нагрузки..

Подбирая различные соотношения между геометрическими размерами втулки и эластичной манжеты, в частности длинами участков лепестков от средней части втулки до их концов и до места закрепления, можно получить практически (в условиях бурения) любое увеличение диаметра лепестков при незначительной деформации эластичного элемента.

Лепестки, по сравнению с остальной

частью эластичного элемента, отличаются большей гибкостью, а следовательно, и износостойкостью из-за отсутствия больших усилий контакта со стенкой скважины. Они также способны заполнять углубления в стенках скважины, недоступные для

0 заполнения эластичными уплотнительными элементами известных пакеров. Основным требованием ра общающих устройств в условиях бурения геологоразведочных скважин с опробованием по шламу является исключение попадания шлама из верхней

5 части затрубного пространства на забой при возможности перетока чистой воды. Поэтому практически значительного перепа- . да давления жидкости в разобщенных

устройством полостях затрубного пространства скважины не создаются.

При снятии осевой нагрузки эластичный элемент занимает нерабочее положение. При этом лепестки за счет упругости возвращаются в первоначальное положение и облегчают внутреннюю часть эластичного элемента. Для увеличения упругих свойств

лепестков их можно армировать пружинными пластинами.

Технико-экономический эффект от использования изобретения заключается в увеличении срока службы устройства для разобщения затрубного пространства скважины и сокращения таким путем затрат на ее бурение.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА, соW 1 2 S // / держащее втулку, наружная поверхность которой образована двумя конусами с общим основанием, установленный на втулке эластичный элемент, отличающееся тем, что, с целью обеспечения надежной работы устройства при бурении геологоразведочных скважин за счет предотвращения разрушения эластичного элемента, последний выполнен с продольной кольцевой прорезью, разделяющей его на наружную и внутреннюю части, при этом наружная часть выполнена с двумя рядами лепестков треугольного сечения, а внутренняя в верхней части имеет кольцевой выступ для перекрытия кольцевой прорези эластичного элемента в процессе герметизации. (Л О5 -г 00 .1

Фиг.2