Тампонажное устройство Советский патент 1991 года по МПК E21B33/132 

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

Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощеие конструкции устройства.

На фиг.1 представлено тампонажное устройство, общий вид; на фиг.2 - пульсатор устройства (фрагмент) с защитной перегородкой опоры пружины ; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2.

Тампонажное устройство включает контейнер 1 с пробкой 2 на нижнем конце и поршнем 3, разделяющим внутренний объем контейнера на надпоршневую гидравлическую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом, опорную трубу б со сливными отверстиями 7 на верхнем конце, соединенном с нижним концом контейнера 1, и установленный над контейнером пульсатор, содержащий полый корпус 8 со сливными окнами 9 и внутренней сопловой камерой 10, расположенной над окнами 9, верхний 11 и нижний 12 переходники и размещенные в сопловой камере 10 приемное сопло 13, установленное на нижнем переходнике 12 и сообщающееся с надпоршневой полостью 4 контейнера, ротор 14 по меньшей мере с одним питающим соплом 15. соединенный с верхним переходником 11 с возможностью сращения относительно приемного сопла 13 и гидравлически связанный с подвесной колонной. Сопла 13 и 15 выполнены с равным эксцентриситетом относительно оси устройства. При необходимости создания на выходе пульсатора рабочих импульсов высокой частоты без наращивания числа оборотов буровой колонны, приводящей по вращение верхний переходник 11 пульсатора, в роторе 14 выполняется несколько питающих сопел 15, расположенных на одной окружнос:и из равном расстоянии друг or друга. При этом внутри корпуса 8 над его сливными окнами 9 устанавливается v, закрепляется относительно указанного корпуса взаимодействующий с питающими соплами 15 плоский затвор 1 б с окном 17 под питающим соплом 15. Окно 17 выполняется на той же окружности, что и питающие сопла 15, а его длина делается равной длине дуги между соседними питающими соплами 15. Между пульсатором и контейнером (как показано на фиг.1) или между контейнером и опорной трубой б устанавливается пакер, выполненный например, з виде набора упругих уплотнительных элементов 18 и разделительных колец 19 Для разобщения вращающихся сопел 15 и подвижного сопла 13 между верхним переходником 11 пульсатора и его корпусом 8 установлен подшипник 20, пакер выполнен с возможностью исключения взаимного проворачивания его подвижных и неподвижных частей (например, за счет применения в его конструкции шпоночного или шлицевого соединения деталей), а на конце опорной трубы 6 установлена буровая коронка 21, препятствующая вращению опор0 ной трубы относительно забоя скважины.

Устройство снабжено установленным под питающим соплом сигнализатором окончания рабочего хода поршня 3, содержащим затвор сливных окон 9, выполненный в виде

5 пружины сжатия 22, установленной в полом корпусе 8 между плоским затвором 16 и нижним переходником 12 Пружина 22 снэб жена подвижной в осевом направлении верхней опорой 23 соединенной посредством

0 штока 24 и гибкой сиязи 25 с поршнем 3 Верхний торец пружины 22 опирается через опору 23 и плоский затвор 16 на корпус 8, а нижний - на нижний переходник 12 пульсатора. В опоре 23 выполнено по меньшей

5 мере одно периферийное отверстие 26 для слива жидкости из сопловой камеры 10 во внутреннюю полость пружины 22, а также отверстие для приемного сопла 13,обеспечивающее свободное перемещение опоры

0 23 относительно указанного сопла. Сливные окна 9 в корпусе 8 выполнены напротив витков пружины 22 при полном ее сжатии в конце рабочего хода поршня При размещении окон 9 напротив нижних витков пружи5 на 22 может быть короче

Пружина 22 имеет наружный диаметр, близкий к внутреннему диаметру корпуса 8. Конструкция пульсатора устройства может быть выполнена без плоского затвора

0 16. например, в случае, когда пульсатор имеет одно питающее сопло 15, как показано на фиг.2. или же несколько питающих сопел, но при этом буровой насос, работающий на пульсатор, имеет большой запас

5 мощности, обеспечивающий формирование соплами 15 нескольких напорных струй необходимой мощности, а КПД пульсатора не имеет определяющего значения по сравнению с другими параметрами. В этом случае

0 в нижнем конце корпуса 8 выполняется цилиндрическая проточка с уступом, а опора 23 устанавливается в указанной проточке с опорой на ее уступ. При таком конструктивном исполнении пульсатора турбулентная

5 напорная струя, формируемая питающим соплом 15, может вызвать колебательное движение опоры 23 вместе с пружиной 22 и сжатие последней с перекрытием потока жидкости, проходящей через сливные окна 9, что в свою очередь может принести к

ложному срабатыванию сигнализатора окончания рабочего хода поршня 3 и нарушению нормального рабочего процесса пульсатора из-за колебания давления во внутренней полости корпуса 8. Для исключения указанного воздействия напорной струи опора 23 снабжена защитной перегородкой 27 (фиг.2), размещенной в сопловой камере 10 над указанной опорой и закрепленной относительно корпуса 8, например, штифтами 28. В перегородке 27 выполнено по меньшей мере одно отверствие 29 для прохода промывочной жидкости и отверстие под приемное сопло 13. При этом отверстие 29 в перегородке 27 выполнено напротив отверстия 26 опоры 23 и имеет диаметр, меньший или равный диаметру отверстия 26 с тем, чтобы струя не попадала на опору 23.

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 указанного усилия упругие элементы 18 пакера сжимаются и перекрывают ствол скважины над тампонируемым интервалом. После изоляции тампонируемого интервала пакером приводят во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с указанной колонной. При этом ротор 14 с питающими соплами 15 (фиг.1) (или непосредственно питающее сопло 15, (фиг.2) получает вращение от верхнего переходника 11, соединенного с буровой колонной, а промывочная жидкость поступает из буровой колонны в осевой канал переходника 11 и далее к питающим соплам 15. В процессе вращения ротора 14 ось каждого из питающих сопел 15 периодически (при каждом обороте ротора) совмещается с осью приемного сопла 13. Пр т этом формируемая соплом 15 напорная струя, попадая в приемное сопло 13, создает в нем импульс давления, который заканчивается в момент расхождения сопел. При совмещении с приемным соплом 13 следующего сопля 15 в нем формируется очередной импульс давления. В результате на выходе приемного сопла 13 формируется пульсирующее давление, которое передается в надпорш- невую полость 4 контейнера и через поршень 3 - в рабочую полость 5 контейнера. Под воздействием пульсирующего давления со стороны полости 5 пробка 2 выбивается из нижнего отверстия контейнера 1, открывая выход тампонажного раствора из контейнера в скважину, после чего поршень 3 под воздействием пульсирующего давле- ния со стороны полости 4 вытесняет тэмпо- нажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через сливные отверстия 7 опорной трубы 6 в пространство между стенками ствола скважины и опорноой тру0 бой 6. После заполнения указанного пространства тампон ажный раствор в результате воздействия на него импульсного давления со стороны поршня 3 проникает в трещины, поры и каверны, сообщающиеся

5 со стенками ствола скважины

При подходе к своему крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью троса 25 и штока 24 перемещает вниз опору 23 пружины 22. Перемещение опоры 23 сопро0 вождается сжатием пружины 22, в результате чего уменьшается площадь проходного спирального отверстия, образуемого зазором между витками указанной пружины, что приводит к росту давления в пружинной по5 лости, сопловой камере 10 и связанном с ней осевом канале верхнего переходника 11. Указанный рост давления служит информационным сигналом об окончании работы устройства, который передается по столбу

0 жидкости, заполняющей буровую колонну, к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, оповещающий бурового мастера об окончании работы устройства После пол5 учения указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей жидкости прекращают, а тампонажное устройство поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил пружина 22 с опорой 23 и уплотни0 тельные элементы 18 пакера возвращаются в исходное положение.

Выполнение затвора сливных окон в виде пружины сжатия, зазоры между витками которой служат сливными отверстиями, де5 лает указанный затвор нечувствительным к загрязнению промывочной жидкости, благодаря чему исключается свойственное прототипу заедание и заклинивание затвора, что повышает надежность работы устройст0 ва. Кроме того, пружинный затвор проще по конструкции и в изготовлении.

Формула изобретения 1. Тампонажное устройство включающее контейнер с поршнем, разделяющим

5 его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, пульсатор, установленный над контейнером и содержащий жестко связанный с последним полый корпус со сливными окнами, установленными с возможностью

вращения относительно друг друга, питающее сопло, гидравлически связанное с подвесной колонной и приемное сопло, сообщающееся с надпоршневой полостью, и размещенные под питающим соплом плоский затвор и затвор сливных окон, включающий подпружиненную относительно корпуса опору с периферийным отверстием, связанную гибкой связью с поршнем, о т- личающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и упрощения конструкции, пружина затвора сливных окон

0

выполнена с наружным диаметром, соизмеримым с внутренним диаметром корпуса, и установлена с возможностью полного сжатия и перекрытия при этом сливных окон, а периферийное отверстие опоры расположено напротив внутренней полости пружины затвора сливных окон.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что сливные окна расположены напротив нижних витков пружины затвора сливных окон.

Изобретение относится к бурению скважин. Цель изобретения - повышение надежности работы и упрощение конструкции. Устр-во содержит контейнер (К) 1 с поршнем 3. Последний разделяет К 1 на надпоршне- вую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом. Над К 1 установлен пульсатор, содержащий корпус 8 со сливными окнами 9, питающее сопло 15 и приемное сопло 13 Сопла 13 и 15 установлены с возможностью вращения относительно друг друга. Корпус 8 жестко связан с К 1. Сопло 15 гидравлически связано с подвесной колонной, сопло 13 сообщено с полостью 4. Под соплом 15 установлены плоский затвор 16 и затвор окна 9. содержащий опору 23 с периферийным отверстием 26 и пружину (П) 22 Она упирается в опору 23 и корпус 8. Опора 23 связана гибкой связью 25 с поршнем 3 П 22 имеет наружный диаметр, соизмеримый с внутренним диаметром корпуса 8, и установлена с возможностью полного сжатия и перекрытия окна 9. Отверстие 26 расположено напротив внутренней полости П 22. Окна 9 могут располагаться напротив нижних витков П 22 Устр-во опускают в скважину к зоне тампонирования, приводят во вращение колонну и включают буровой насос. Пульсирующее давление от пульсатора передается на поршень 3, который вытесняет материал из К 1 Поршень 3 в нижнем положении через связь 25 и опору 23 сжимает П 22. При смыкании витков П 22 перекрываются окна 9 Повышение давления при этом служит сигналом для прекращения работы. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С о ел ю ел о о -1