Вибратор Советский патент 1991 года по МПК E21B31/113 

мер (ГК) 3 с радиально расположенными внутренними рабочими поверхностями (РП) 4 и входным для связи с НП 2 и выходным каналами. В ГК 3 размещены подпружиненные относительно них удар ники 5 со сферическими РП для взаимодействия с РП 4. В корпусе 1 размещен струйный переключающий учел в виде расположенной в стенке корпуса 1 емкости 6 с дросселем 7 в ее верхней части, гидравлически связанной ка - налом 8 управления с НП 2 корпуса 1 и каналом 9 обратной связи с предпоследней снизу ГК 3 и канала 10 с обратным клапаном 11. Последний выполнен в корпусе 1 для связи в рабо

чем положении ВД1 2 и полости корпуса 1 под ГК 3. В стенке корпуса 1 под ГК 3 расположен перепускной клапан 14. Входной канал каждой последующей за основной дополнительной ГК 3 связан с выходным каналом предыдущих ГК 3. При протекании жидкости через ГК 3 ударники 5 создают поперечные колебания корпуса 1. Через него эти колебания передаются колонне бурильных труб. Последние, совершая поперечные колебания, способствуют освобождению колонны бурильных труб от прихвата и восстановлению циркуляции промывочной АИДКОСТИ. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для ликвида- щ:и прихвата колонны в скважине. . Цель - обеспечение возможности использования вибратора для освобождения прихваченных в скважине груб за счет получения гидроимпулъслв и повышения мои(ности механических колебаний. Полый корпус 1 вибратора состоит из нагревательной полости (НП) 1, основной и ряда дополнительных, расположенных под основной,гидравбнческих каг 8 / / 1

Изобрегение относится к бурению скважин и может быть использовано для ликвидации прихвата колонны в скважине.

Целью изобретения является обеспечение возможности использования v вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб.

Ч а чертеже представлена конструкция вибратора.

Вибратор состоит из полого корпуса 1, нагнетательной полости 2, осноной и ряда дополнительных, последовательно расположенных под основной гидравлических камер 3 с радиально расположенными внутренними рабочими поверхностями 4, ударников 5, подпружиненных относительно гидравлических камер и имеющих сферическую рабочую поверхность для взаимодействия с рабочей поверхностью гидравли- ческих камер.

В корпусе размещен струйный переключающий узел, выполненный в виде расположенной в стенке корпуса емкости 6 с дросселем 7 в ее верхней части, гидравлически связанной с нагнетательной полостью каналом управления 8 и с предпоследней снизу гидравлической камерой каналом обратной связи 9, Струйный переключающий узел содержит также канал 10 с обратным клапаном 11 для связи в рабочем положении нагнетательной полости с полостью 12 корпуса под гидравлическими камерами.

Каждая из гидравлических камер имеет входной и выходной каналы.

5

0

5

0

5

0

5

Входной канал 13 основной гидравлической камеры связывает ее с нагнетательной полостью, при этом входной канал каждой следующей за основной дополнительной гидравлической камеры связан с выходом предыдущей гидравлической камеры.

Для обеспечения работоспособности устройства при отсутствии циркуляции в скважине оно имеет перепускной клапан 14, расположенный в стенке корпуса под гидравлическими камерами.

Вибратор работает следующим образом.

Промывочная жидкость от насоса подается во входной канал 15 нагнетательной полости 2 и далее попадает в канал 13 основной гидравлической камеры, из которой промывочная жидкость попадает в последующие гидравлические камеры и далее поступает в полость 12, т.е. на забой скважины. При протекании жидкости через гидравлические камеры ударники создают поперечные колебания корпуса 1, через который эти колебания передаются колонне бурильных труб, которые, совершая поперечные колебания, способствуют эффективному освобождению колонны бурильных труб от прихвата, и создают условия восстановления циркуляции промывочной жидкости, если нарушение циркуляции имело место.

Ударники 5 предназначены для создания поперечных, гармонических колебаний колонны бурильных труб.

Ударник работает следующим образом. Жидкость из канала 13 поступает в гидравлическую камеру 3 н обтекает ударник 5, при этом за ним возникает строго периодический срыв вихрей, вызывающий силовое воздействие на ударник в поперечном движению потока направлении.

Поскольку при протекании жидкости через гидравлическую камеру ударник имеет две степени свободы в перпендикулярном оси корпуса направлении,

Наличие канала , обратной связи 9,

то гармоническое силовое воздействие

вызывает поперечные вынужденные коле- 5 емкости 6 и дросселя 7 позволяет гебания ударника.нерировать колебания потока промывочАмплитуда этих колебаний пропор - циональна величине зазора между ударником и ограничивающей его движению рабочей поверхностью гидравлической камеры 3, а частота этих колебаний

ной жидкости, что создает пульсирую-л щий поток промывочной жидкости и одновременно возбуждение поперечных

20 колебаний колонны бурильных труб.

Расположение канала обратной связи 9 предотвращает попадание жидкости из полости 12 в канал 8 управления. Обратный клапан 11 предназнаопределяется частотой срыва вихрей, которая находится по следующей зависимости :

ShV Q - ,

где Sh - число Струхаля для данного устройства, ориентировочно равное 0,22; V - скорость потока жидкости

обтекающей ударник: d - миделевое сечение ударника. Из приведенной формулы видно, что частота срыва вихрей пропорциональна скорости течения жидкости, а следовательно, и расходу. Изменяя расход жикости, поступающей в корпус, можно

создать резонансный режим колебаний

колонны бурильных труб, что существен-40 гидравлической камерой с внутренней

но влияет на уменьшение времени ликви- рабочей поверхностью и каналами дации прихвата.

При отсутствии циркуляции через забой скважины давление в полости 16 повышается и срабатывает перепускной клапан 14, через который промывочная жидкость подается в затрубное пространство и далее выносится на поверхность.

При протекании жидкости через гидравлические камеры часть потока поступает по каналу обратной связи 9 в емкость 6 и через дроссель 7 течет по

входным для связи с нагнетательной полостью и выходным, размещенный в гидравлической камере и подпружннен- 45 ный относительно нее ударник со сферической рабочей поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью гидравлической камеры, отличающий- с я тем, что, с целью использования вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб за счет получения гидроимпульсов и повышения мощности механических колебаний, он

каналу 8 управления. Вытекающий из канала 8 поток жидкости отклоняет струю 55 снабжен размещенными в корпусе струй- вытекающую из канала 15 и суммарный ным переключающим узлом и рядом после- поток поступает в канал 10, струй- довательно расположенных под основной ного переключающего узла. Из канала дополнительных гидравлических камер

10 через обратный клапан 11 поток жидкости подается в полость 2 и далее на забой скважины или через клапан 14 в затрубное пространство 16 - Так как в канале 9 обратной связи давление снизится, то уменьшится и давление в канале 8 управления струйного переключающего,узла, при этом поток из канала 15 снова будет поступать в канал 13 и далее через гидравлические камеры 3 в полость 12. В последствии цикл повторится.

Наличие канала , обратной связи 9,

ной жидкости, что создает пульсирую-л щий поток промывочной жидкости и одновременно возбуждение поперечных

колебаний колонны бурильных труб.

Расположение канала обратной связи 9 предотвращает попадание жидкости из полости 12 в канал 8 управления. Обратный клапан 11 предназначен для предотвращения возникновения обратного тока жидкости из полости 12 в канал 10.

Создание пульсирующего потока промывочной жидкости в непосредственной близости от места прихвата су- - щественно влияют на восстановление циркуляции, а наличие поперечных колебаний бурильной колонны с частотой, близкой к резонансной, позволяет более эффективно устранить прихват.

Формула изобретения

входным для связи с нагнетательной полостью и выходным, размещенный в гидравлической камере и подпружннен- ный относительно нее ударник со сферической рабочей поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью гидравлической камеры, отличающий- с я тем, что, с целью использования вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб за счет получения гидроимпульсов и повышения мощности механических колебаний, он

снабжен размещенными в корпусе струй- ным переключающим узлом и рядом после- довательно расположенных под основной дополнительных гидравлических камер

716294768

с расположенными в них ударниками,емкости с дросселем в ее верхней входным и выходным каналами, причемчасти, гидравлически связанной с наг- входной канал каждой последующей занетательной полостью корпуса и пред- основной дополнительной камеры связанпоследней снизу гидравлической каме- с выходным каналом предыдущей, каж-рой, и канала с обратным клапаном, дая из дополнительных гидравличес-выполненного в корпусе для связи в ких камер имеет внутреннюю рабочуюрабочем положении нагнетательной поверхность, а размещенный в нейполости и полости корпуса под гидрав- ударник - сферическую рабочую поверх- ...лическими камерами, ность, установлен с возможностью взаимодействия в рабочем положении с 2. Вибратор поп.1. отличаю- рабочей поверхностью камеры и подпру-щ и и с я тем, что он снабжен пере- жинен относительно последней, струй-пускным клапаном, расположенным в ный переключающий узел выполнен в стенке корпуса под гидравлическими виде расположенной в стенке корпусакамерами