Тампонажное устройство Советский патент 1989 года по МПК E21B27/02 

. Фиг.;

сатор. Пульсатор состоят из верхнего 6 и промежуточного 8 переходников, приемного сопла 9 на нижнем переходнике 7, ротора 11 с питающими соплами 12 и плоским затвором 14 с окном 15, имеющим такой же эксцентриситет относительно оси устройства, что и сопла 9 и 12, и длияу, равную расстоянию между соплами 12, Затвор 14 установлен с возможностью вращения относительно сопла 9, закреплен в корпусе 1 с зазором относительно ротора 11:h h +У ,где h - величина регулировочного кольца 32;hp - зазор между корпусом 1, переходником 8 без кольца 32i 8 - 0-0,2 мм - заданный зазор между соплами 12 и затвором 14, Окна 2 имеют затвор в виде золотника 33, зафиксированного

в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и связанного через двухступенчатый шток 30 и гибкую связь 37 с поршнем 3, Устройство опускают в скважину к зоне тампонирования, с опорой на забой перекрывают ствол скважины элементами 18, включают вращение и буровой насос. Ротор 11 вращается, сопла 12 периодически сообщаются с окном 15, фирмируя напорную струю, которая при совмещении conh 12 и 9 создает импульс давления, передаваемый через поршень 3 на материал. Поршень 3 в нижнем положении через связь 37 золотником 33 перекрывает окна 2, давление в колонне труб возрастает, что служит сигналом об окончании тампонирования. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин. -Цель изобретения - повышение надежности и долговечности устройства при работе в условиях изменяющегося перепада давления на плоском затворе. Для зтого устройство содержит корпус 1 с осевым каналом и сливными окнами 2, пакер с упругими уплотнительными элементами 18, контейнер с поршнем 3 и тампонажным материалом в рабочей полости 5, пуль

1

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их тампонирования.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности устройства при работе в условиях изменяющегося перепада давления на плоском затворе, а также обеспечение возможности регулирования работы пульсатора.

На фиг. 1 изображено тампонажное устройство, общий вид; на фиг. 2 - нижняя часть устройства; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1-, на фиг. 4 - пульсатор (фрагмент) с видоизмененным золотниковым затвором сливных окон.

Тампонажное устройство содержит корпус 1 с осевым каналом и сливными окнами 2, размещенный в корпусе 1 под сливными окнами 2 контейнер, содержащий поршень 3, разделяющий внутренний объем контейнера на над- поршенвую гидравлическую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным раствором, пульсатор, содержащий верхний 6, нижний 7 и промежуточный 8 переходники, последний из которых соединен с корпусом 1, и размещенные в осевом канале корпуса 1 приемное сопло 9, установленное на переходнике 7 и сообщающееся

каналом 10 в переходнике 7 с надпорш- невой полостью 4 контейнера, ротор 11 с питаюш ми соплами 12, соединенный переходником 13 с верхним переходником 6 с возможностью вращения относительно приемного сопла 9, и взаимодействующий с питающими соплами 12 плоский затвор 14 с окном 15 в зоне приемного сопла 9, установленный в осевом канале корпуса 1 над сливными окнами 2„ Сопла 9 и 12 выполнены с равным сжсцентриситетом относительно оси устройства. При

5 этом сопла 12 размещены в роторе 11 по окружности на равном расстоянии друг от друга (фиг. 3), а окно 15 в затворе 14 выполнено на той же окружности, причем его длина равна длине дуги между соседними питающими соплами 12. К нижнему концу корпуса 1 крепится пакер, содержащий верхний переходник 16, патрубок 17 с надетым на него набором упругих уплотнитель- ных элементов 18 и разделительных колец 19 и шпонкой 20 и подвижный относительно патрубка 17 нижний переходник 21 с осевым пазом 22, в который входит шпонка 20. На нижний

0 переходник 21 наворачивается переходник 23, имеющий осевое отверстие, закрытое пробкой 24 (например, из дерева). К переходнику 23 крепится пат0

5

рубок 25 с окнами 26 для выхода там- понажного раствора в скважину, который с помощью ниппеля 27 соединяется с опорной трубой 28. Для разобщения вращающихся сопл 12 и неподвижного сопла 9 между переходниками 6 и 8 установлен подшипник 29, а на конце опорной трубы 28 - буровая коронка 30.

В верхнем конце корпуса 1 выполнена цилиндрическая проточка с образованием кольцевого опорного уступа а плоский затвор 14 установлен в указанной проточке с опорой на ее кольцевой уступ и закреплен относительно корпуса 1, например, винтами 31, При этом плоский затвор 14 установлен с образованием заданного зазора между ним и торцом ротора 11, величина которого настраивается регулировочным кольцом 32, установленным в стыке между корпусом 1 и промежуточным переходником 8. Высоту h регулировочного кольца 32 при изготовлении и ремонте устройства определяют по формуле h h + о где hg - зазор между переходником 8 и корпусом 1, замеряемый в их внешнем стыке в пульсаторе, собранном без регулировочного кольца (при сборке все резьбовые соединения пульсатора затягиваются до упора, а пе- реходник 8 вворачивают в корпус 1 до упора свободного торца ротора 11 в плоск нй затвор 14, для исключения люфтов в узле подшипника 29 в процессе сборки переходник 6 с помощью зажимного приспособления прижимают осевым усилием к переходнику 8)J S - заданный (настраиваемый) зазор между торцом ротора 11 с питающими соплами 12 и затвором 14, величина которого выбирается не более 0-0,2 м (при изменении величины зазора о в указанных пределах величина утечек рабочей жидкости через него не превышает допустимого минимального уровня, не отражающегося на зффек- тивности и надежности работы устройства) .

После определения величины высоты h изготавливают регулировочное кольцо 32 с данной высотой и устанавливают его на место между переходником В и корпусом 1 (фиг. 1), что обеспечивает образование заданного минимального фиксированного зазора

А52937

- , , м

д10

О между торцом ротора 11 и затвором 14 в собранном положении устройства.

Устройство снабжено затвором сливных окон 2, выполненным в виде цилиндрического золотника 33 с отверстиями 34 для прохода промьшочной жидкости, размещенного в осевом канале корпуса 1 над сливными окнами 2 с возможностью их частичного или полного перекрытия в конце рабочего хода поршня 3. Золотник 33 фиксируется в корпусе в исходном положении пружиной 35 и соединен с поршнем Т5 двухступенчатым штоком 36 и гибкой связью 37. Величина перекрытия сливных окон 2 золотником 33 определяется величиной начального расстояния между нижним упорным торцом верхней 2д ступени штока 36 и переходником 7, которая регулируется изменением положения регулировочной гайки 38 на штоке 36.

Золотник, 33 (фиг. 4) выполен с 25 боковыми отверстиями 39 для прохода промывочной жидкости, расположенным в исходном положении соосно со сливными окнами 2. В нижней части золотника 33 выполнено отверстие, в которое входит приемное сопло 9, фиксирующее золотник 33 от проворачивания вокруг его оси, за счет чего фиксируется соосное положение отверстий 39 и 2.

Тампонажное устройство работает . следующим образом.

После заправки рабочей полости 5 контейнера тампонажным раствором устройство опускают в скважину к зоне тампонирования, расположенной над естественным или искусственным забоем. По достижении забоя устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием указан- ног о усилия упругие элементы 18 па- кера сжимаются, увеличиваясь в диаметре, а патрубок 17 перемещается вниз относительно переходника 21. Величина осевого усилия, передаваемого по буровой колонне на устройство, должна быть достаточной для .полного перекрытия упругими элементами 18 ствола скважины вьш1е тампонируемого интервала. После изоляции темпонируемого интервала пакером приводят во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с указанной колонной. При этом ротор

30

35

40

45

50

55

11С питающими соплами 12 получает вращение от переходника 6, соединенного с буровой колонной, а промьшоч ная жидкость поступает из буровой колонны в осевой канал переходника

6 и далее к питающим соплам 12. В процессе вращения ротора 11 каждое из питающих сопл 12 периодически (при каждом обороте ротора 11) сообщается с окном 15 плоского затвора 14, При этом на выходе свободного (не перекрытого затвором 14) сопла

12формируется напорная струя, которая -при совмещении сопл 12 и 9 формирует в последнем рабочий им- аульс давления, который заканчивается в момент расхождения указанных сопл. При совмещении с приемным соплом 9 следующего питающего сопла 12 в нем формируется очередной импульс давления. В результате на выходе приемного сопла 9 в отводящем канале 10 пульсатора формируется пульсирующее давление с частотой, равной частоте вращения ротора 11, умноженной на число питающих сопл 12, выполненных в указанном роторе. Рабочая жидкость, не попадающая в приемное сопло 9, сливается через отверс тия 34 (фиг. 1) в золотнике 33 (через отверстия 39, фиг. 4) и сливные окна 2 в затрубное пространство сква

жины.

Формируемые в выходном канале 10 пульсатора импульсы давления передаются в надпоршневую полость 4 контейнера и через поршень 3 - в рабочу полость 5 контейне-ра. Под воздейст- ;вием пульсирующего давления со стороны полости 5 пробка 24 выходит из переходника 23 и опускается ,в ниппель 27, открывая выход тампонажного раствора из контейнера в скважину, после чего поршень 3 под воздействием пульсирующего давления со стороны полости 4 вытесняет тампонажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через осевой канал пакера и окна 26 патрубка 25 в пространство между стенками ствола скважины и опорной трубой 28. После заполнения указанного пространства тампонажный раствор в результате воздействия на него импульсного давления со стороны поршня 3 проникает в трещины, поры и каверны, сообщающиеся со стенками ствола скважины.

1452937

0

5

о

При подходе к своему крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью троса 37 перемещает золотник 33 вниз до упора нижнего торца верхней ступени штока 36 в переходник 7. Перемещение золотника 33 сопровождается перекрытием им сливных окон 2 в корпусе 1, в результате чего возрастает давление в осевом канале корпуса 1 и соответственно в соплах 12 и подво- осевом канале переходника 6. Указанный рост давления служит информационным сигналом об окончании работы устройства, который передается по столбу жидкости, заполняющей буровую колонну, к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, опове- 0 щающий бурового мастера об окончании работы устройства. После получения указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей Ж1здкости прекращают, а тампонажное устройство плавно 5 отрывают от забоя и поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил затвор сливных окон и детали пакера возвращаются в исходное положение.

Формула изобретени

зо

2g сливными окнами, размещенный под сливными, окнами контейнер с поршнем разделяюшлм его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, пульса40 тор, содержащий верхний и промежуточный переходник, последний из которых соединен с корпусом, и размещенные внутри осевого канала корпуса приемное сопло, сообщающееся с надпоршне45 вой полостью контейнера, питающие сопла, соединенные с верхним переходником с возможностью вращения относительно приемного сопла, и взаимодействующий с питаюш;ими соплами плоский затвор, установленный в осевом канале корпуса над сливными окнами, отличающе- еся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности устройства при работе

cjg в условиях изменяющегося перепада давления на плоском затворе, оно снабжено подпружиненными относительно корпуса затвором сливных , связанным гибкой связью с порошем и

50

7

размещенным в осевом канале корпуса с возможностью перекрытия сливных окон в конце рабочего хода поршня, при этом в верхнем конце корпуса выполнена цилиндрическая проточка с уступом, а плоский затвор установлен в указанной проточке с опорой на уступ и закреплен относительно корпуса.

затвор установлен с зазором между ним и питающими соплами, величина кото- рого не более 0,2 мм.

28

X

8

целью обеспечения возможности регулирования работы пульсатора, оно снабжено регулировочным кольцом, установленным в стыке между корпусом и промежуточным переходником, при этом высота регулировочного кольца определяется выражением

10

h Ьд -н 5,

высота регулировочного кольца;

зазор в стыке между корпусом и промежуточным переходником без регулировочного кольца; зазор между плоским затвором и питающими соплами.

А А

14

фив. З

Редактор О.Головач

Составитель А.Кондратенков

Техред Л.Олийнык Корректор В.Бутяга

Заказ 7142/22

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенням и открытиям при ГКИТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,

Подписное