Устройство для создания призабойной циркуляции промывочной жидкости Советский патент 1989 года по МПК E21B21/08 

1

Изобретение относится к горной промьшшенности, в частности к бурению скважин, и может быть использовано для создания i3 скважине призабойной (местной) циркуляции промывочной жидкости.

Цель изобретения - повышение надежности и эффективности работы устройства.

Па фиг.1 изображено устройство для создания призабойной щфкуляции про- мззшочной жидкости в комплекте с указателем хода плунжера глубипного насоса j на фиг.2 - указатель хода плунжера, разрез.

Устройство для создания призабойной циркуляции промывочной жидкости состоит из встроенного в колонну бурильных труб 1 глубинного пульсацион- ного насоса 2 и гидравлического привода глубинного насоса, включающего буровой насос 3 с пульсатором 4. Буровой насос 3 нагнетательным шлангом 5 связан с промывочным сальником 6, установленным на верхнем конце колонны бурильных труб 1, а посредством всасывающего шланга 7 - с емкостью 8 заполненной пром1,шочной жидкостью. Буровой насос 3 оснащен рабочим плунжером 9, вса-. 1вающим клапаном 10, маометром 11, установленным на нагнетательной линии.

Указатель 12 хода плунжера глубинного насоса размещен на промывочном сальнике 6.

Колонковый набор 13 на колонне бурильных труб 1 с встрренным в нее глубинным насосом 2 погружается в скважину 14, заполненную проьшвочной жидкостью 15.

Указатель хода плунжера состоит из поршня 16, установленного на штоке (17) 18, который через герметизиро-. ванное манжетами 19 в пробке 20 от- верстие выходит наружу. Поршень 16 снабжен эластичным элементом в виде, например, кожаной манжеты, которая крепится к утолщенной части штока 18, например, винтом 21. На штоке 18 вьше и ниже пробки 20 установлены демпфирующие пружины 22 и 23. На верхней части штока 18 с возможностью переме- щения по 11ГГОКУ установлена контактная

пластина 24, фиксируемая по высоте, например, гайками 25. На пробке 20 промывочного сальника 6 размещена диэлектрическая трубка 26, крепление которой к пробке 20 промывочного сальника 6 может быть выполнено (как один из вариантов) с помощью металлического кольца 27 и винта 28. По высоте диэлектрическая трубка 26 имеет ряд отверстий 29, через которые с использованием вспомогательных метал лических колец 30 и 31 пропущены кон тактные элементы (винты) 32 и 33, со единенные проводниками 34 и 35 с сиг нализаторами перемещения штока (электрическими лампочками 36) и источником 37 тока, размещенными в. составе пульта 38, С помощью проводлг кя 39 электрическая сеть замыкается на винт 28 и пробку 20, играющие роль массы. Металлические кольца 27, 30 и 31 служат для надежного крепления контактных элементов (винтов) 28, 32 и 33.

Пульт 38 с размещенными в нем электролампочками 36 и источником 37 тока (батарейкой) устанавливается на буровой в месте, удобном.для наблюдения, при этом проводники 34, 35 и 39 в составе единого кабеля (соединенные в пучек) могут быть проведены в буровую по нагнетательному шлангу 5, Ч Ео снижает вероятность их повреждения, так как шланг перемещается вместе с промывочным сальником 6, который имеет полость 40 и вводной канал 41.

Устройство работает следующим образом.

Буровой насос 3, засосав при обратном ходе плунжера 9 воду из емкости 8 через всасывающий, шланг 7, вытесняет ее при рабочем ходе плунжера 9 через пульсатор 4 в нагнетательный шланг 5 и далее через промывочный сальник 6 и. бурильные 1 в глубинный пульсационный насос 2. При обратном- ходе плунжера 9 жидкость из нагнетательной системы вытесняе сся под действием возвратной пружины глубинного насоса 2 через обратный клапан пульсатора 4. Создаваемые описанным образом пульсации приводят в работу глубинный пульсационньш насос 2, который создает в скважине 14 замкнутую призабойную (местную) циркуляцию промывочной жидкости 15.

Указатель 12 показывает длину хода рабочего органа (плунжера) глубинного пульсационного насоса .2 и, тем самым, в любой момент времени позволяет не только убедиться в том работает ли в скважине глубинный насос, но и дает возможность судить объективно о его производительности, ко10

55

20

25

30

35

40

45

0

5

торая зависит при опредс юниом число ходов лишь от длиим х;.-,::.,; илунлчо;); . ,

Устанавливается указатель на lipo- мывочньм сальник 6 после спуска Суро-- вого снаряда в скважину и заполнения водой бурильных тру( i п иагие.татель- ного шланга 5 от и у:ь ::ого нпсоса 3, Для этого вывинчирпе Г( л из (:алыпи а штатная пробка и j.ir; U4UBa- ется проб1са 20 в сборе с к,,загслем, после чего к Б иг;ч г: 28, . .. : п которого подсоеди ;я отсг1 liiioiii.iJuinKn 3 ;, 35 и 39. Затраты времепм на установку указателя минимальны, так как он сделан в виде одного , соединенного с промывочным caj } iiHKo 5 посредством единственно1 о соедшк ии:.

Благодаря наличию утолщенной нижней части 17 штока 18 хорошо размещается на штоке дег-;пфирующая пружина 23, а поршень 16 размещается во BiiyT- ренней полости 40 промывочного сапь- ника 6 всегда ниже вводного канала 41. Кроме того, благодаря большей площади нижнего основания-поршня в сравнении с верхней кольцевой площадью поршень и связанный с ним шток при отсутствии в канале 41 потока жидкости и при наличии некоторого избыточного давления сверх атмосферного, создаваемого пульсатором, всегда занимает исходное верхнее гтоложение (всегда ниже вводного канала 41).

При подаче через канал 41 в полость 40 единичного объема жидкости, вытесняемого из бурового насоса 3 при каждом рабочем ходе его плунжера 9, поршень 16 вместе со штоком 17, .18 перемещается вниз вместе с жидкостью, перемещающей приводной плунлсер глубинного пульсационного насоса 2. Поскольку жидкость несжимаема, перемещение приводного плунжера глубинного пульсационного насоса сопровождается соответствующим перемещением , поршня со штоком,

При снятии импульса (при обратном ходе плунжера 9 бурового насоса 3) столб жидкости в б т5ильных трубах 1 под действием возвратной пр жины глубинного пульсацргонного насоса 2 и гидростатического давления пpo пзшoч- ной жидкости 15 на рабочий орган (плунжер) глубинного насоса 2 приподнимается на величину единичного объема жидкости, вытесненной из бурового насоса 3 при рабочем ходе плунжера 9. Этим обратным ходом жидкости в полости 40 поршень 16 увлекается вверх в исходное положение. Возврату поршня в исходное положение способствует и

имеет диаметр на несколько миллиметров меньше, чем диаметр трубки, а скрепленный с металлической частью

большее давление на него снизу в свя- g поршня эластичный элемент, например

имеет диа10

зи с большей площадью нижнего основания поршня в сравнении с верхней кольцевой Ш1ош;адыо. Контактная пластина 24 при ходе вниз замыкает цепь через контактный элемент (винт) 33 и проводник 35, вызывая вспыхивание одной из лампочек 36, при ходе вверх - через контакт1 ьй элемент (винт) 32

и проводник 34 замыкается цепь, вызы- ...

вал вспыхивание другой ла,мпочки. Ее- 45 давления, то через полость 40 будет ли, например, лампочки (или окна перемещаться объем жидкости, равньш пульта, в котором они размещены) еде- разности между единичным, объемом жид- лать разноцветными, то поочередное . кости от бурового насоса 3 и прира- вспькивание лa ffloчeк разных цветов будет очень наглядно сигнализировать о том, .что глубинный пульса1у10 ньш насос 2 работает с полной производительностью, так как осуществляется полньй рабочий и полный обратный ход.

25

кожаная манжета, хотя и метр, приблизительно равный диаметру полости 40, позволяет прокачать дефицит жидкости в зазор благодаря эластичным свойствам манжеты,

Б случае если нагнетательный шланг 5 имеет свойство изменять объем внутренней полости (раздуваться) под действием периодически возрастающего

щением объема внутренней полости наг- 20 нетательного шланга 5., что приведет

Для гашения ударов, Бозникашш 1х при перемещениях поршня со штоком, на штоке 18 установлены по обе ст.о- роны от пробки 20 демпфируюш е пружины 22 и 23, благодаря чему повышается эксплуатащюиная надежность указателя и устройства в целом.

В случае если в бурильных трубах 1 в связи с неплотностью соединений имеются утечки жидкости, то поршень 16 со штоком (17) 18 вниз перемещается полностью (подача единичного объема жидкости из бурового насоса 3 постоянна), а вверх перемещается не полностью, а лишь на величину, соот

30

35

к неполному перемещению вниз поршня 16 со штоком 18, в результате чего мигать будет только лампочка, связан-, пая с верхним контактным элементом (винтом) 32.

Перемещая контактные элементы (винты)- 32 и 33 вместе с вспомогательными металлическими кольцами 30 и 31 rio высоте диэлектрической трубки 26, имеющей для пропуска винтов 32 и ЗЗ ряд отверстий 29, можно по началу вспыхивания лампочек 36 определить фактическую длину хода плунжера глубинного насоса 2, уменьшившуюся в связи с утечками или расширением нагнетательного шланга. Этим же путем.- можно установить любое другое расстояние между контактными винтами при работе с другим глубинным пульсациветстпующую объему жидкости, равному 40 онным насосом, имеющим иной ход рабо-.

разности между единичным объемом лшд- кости от бурового насоса 3 и объемом жидкости, потерянной через неплотные соединения в бурильных трубах 1. В этом случае ход плунжера глубинного пульсацио шого насоса будет неполный, производительность его уменьшится, о чем указатель сигнализирует миганием лишь одной лампочки, связанной с нижним контактным элементом (винтом) 33. Чтобы исключить возможность полной остановки глубинного насоса из- за утечек жидкости через иещютные соединения бурильных труб, предусмотрена компенсация утечек путем пополнения жидкости в бурильных трубах через зазор между металлической частью поршня и.стенками трубки сальника, для чего металлическая часть поршня

чего органа. Контактная пластина 24 при необходимости более точной под- . гонки под ход плунжера может быть перемещена по штоку с фиксацией положе45 ния с помощью, например, гаек 25, Во избел ание слома и остаточных деформаций от многократного соприкосновения с 1 ;онтактными элементами (вицтами) контактную пластину целесообразно де5Q лать из тонколистовой пружинной стали. Наблюдать и измерять длину хода плунжера можно и визуально, если диэлектрическую трубку 26 сделать из прозрачного материала, например из

gg пластмассы. Однако при большом количестве ходов плунжера 9 бурового насоса 3 более надежен вариант с использованием .электрической схемы со вспыхивающими лампочками. В.изуальный

имеет диаметр на несколько миллиметров меньше, чем диаметр трубки, а скрепленный с металлической частью

g поршня эластичный элемент, например

имеет диа0

...

кожаная манжета, хотя и метр, приблизительно равный диаметру полости 40, позволяет прокачать дефицит жидкости в зазор благодаря эластичным свойствам манжеты,

Б случае если нагнетательный шланг 5 имеет свойство изменять объем внутренней полости (раздуваться) под действием периодически возрастающего

45 давления, то через полость 40 будет перемещаться объем жидкости, равньш разности между единичным, объемом жид- кости от бурового насоса 3 и прира-

щением объема внутренней полости наг- 20 нетательного шланга 5., что приведет

давления, то через полость 40 будет перемещаться объем жидкости, равньш разности между единичным, объемом жид- кости от бурового насоса 3 и прира-

5

0

5

к неполному перемещению вниз поршня 16 со штоком 18, в результате чего мигать будет только лампочка, связан-, пая с верхним контактным элементом (винтом) 32.

Перемещая контактные элементы (винты)- 32 и 33 вместе с вспомогательными металлическими кольцами 30 и 31 rio высоте диэлектрической трубки 26, имеющей для пропуска винтов 32 и ЗЗ ряд отверстий 29, можно по началу вспыхивания лампочек 36 определить фактическую длину хода плунжера глубинного насоса 2, уменьшившуюся в связи с утечками или расширением нагнетательного шланга. Этим же путем.- можно установить любое другое расстояние между контактными винтами при работе с другим глубинным пульсационным насосом, имеющим иной ход рабо-.

чего органа. Контактная пластина 24 при необходимости более точной под- . гонки под ход плунжера может быть перемещена по штоку с фиксацией положения с помощью, например, гаек 25, Во избел ание слома и остаточных деформаций от многократного соприкосновения с 1 ;онтактными элементами (вицтами) контактную пластину целесообразно делать из тонколистовой пружинной стали. Наблюдать и измерять длину хода плунжера можно и визуально, если диэлектрическую трубку 26 сделать из прозрачного материала, например из

пластмассы. Однако при большом количестве ходов плунжера 9 бурового насоса 3 более надежен вариант с использованием .электрической схемы со вспыхивающими лампочками. В.изуальный

контроль служит дублирующим па случа выхода из строя световой индикации.

Имея сведения о фактической длине хода плунжера глубинного пульсацион- ного насоса при необходимости принимают .меры к его увеличению до полного. С этой целью могут быть приняты мерЬ к устранению утечек из бурильных труб, может быть применен нераздувающийся нагнетательньй ишанг,

Формула и.зобретения

тивности работы ycTiK);iC i ч. оио сиаб- жено указателем хода .,го органа глубинного пульсацнонлого насоса,

выполненным в виде в

промывочном сальнике siiroKa с поршнем из эластичного элеиотгга, -цт этом верхний конец штока iмлсиг-ск с к он- тактной пластикой и рпзме дсм в ди- злектрической труС К{, пр- кр01;ле 1иой к сальнику, а в ;диэлект:: | 1г:ской трубке выполнены отверстия .гтя 1)асположе- ния в них на расстояя. и хода

Изобретение относится к горной пром.и предназначено для бурения скважин. Цель - повышение надежности и эффективности работы устройства. Для этого оно имеет указатель хода рабочего органа глубинного пульсационного насоса. Указатель выполнен в виде установленного в промывочном сальнике штока 18 с поршнем 16 из эластичного элемента. Верхний конец штока 18 выполнен с контактной пластиной 24 и размещен в диэлектрической трубке 26,прикрепленной к сальнику. В трубке 26 выполнены отверстия для расположения в них на расстоянии длины хода рабочего органа контактных элементов 32 и 33. Последние соединены проводниками 34 и 35 с источником тока 37 и сигнализаторами перемещения штока 18. На последнем установлены демпфирующие пружины 22 и 23 для гашения ударов в крайних положениях поршня 16. Трубка 26 выполнена из прозрачного материала. При перемещении поршня 16 со штоком 18 будет мигать лампочка, связанная с элементом 32. При перемещении элементов 32 и 33 по высоте трубки 26 можно по началу вспыхивания лампочек определить длину хода плунжера насоса. Этим же путем можно установить любое другое расстояние при работе насоса. Пластина 24 может быть перемещена по штоку 18 с фиксацией положения. Во избежании слома от многократного соприкосновения пластины 24 с элементами 32 и 33 ее делают из тонколистовой пружинной стали. Благодаря тому, что трубка 26 изготовлена из прозрачного материала, длину хода плунжера насоса можно наблюдать визуально. Для гашения ударов при перемещении поршня 16 со штоком 18 служат пружины 22 и 23. 1 з.п.ф-лы. 2 ил.

.рабочего органа i-лубиниого Jtacoca

бойной циркуляции промывочной жидкости, включающее глубинный пульсацион- ньй насос, предназначенньм для установки в колонну бурильных труб, и

проводником с источником тока и си нализаторами перемещения штока.

гидравлический привод глубинного пуль-20 ю щ е е с я теы, что на штоке устасационного насоса, выполненный в виде буро.вого насоса с пульсатором, шланг и промывочный сальник для создания гидравлической связи пульсатора насоса с колонной бурильных труб, 25 отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и эффекпроводником с источником тока и сигнализаторами перемещения штока.

П

/J77/71

ул/Тл