Тампонажный снаряд Советский патент 1992 года по МПК E21B27/02 

седлом б под бросовый элемент Тис осевым каналом 5. гидравлически связанным с полостью трубы 2 над пробкой 20. Полость между трубами 2 и 3 заполняют пакетами с компонентами быстросхватывающейся смесью (БСС). Снаряд на бурильных трубах опускают в скважину. Включают буровой насос. Пробка 20 выдавливается в скважину, а

элемент 14 переводится в рабочее положение. В скважину забрасывается элемент 7. Под действием давления жидкости поршни 4 и 9 перемещаются вниз. Нож 15 вращается, взаимодействуя со штоком 8, и разрывает оболочки пакетов, перемещаемых вниз поршнем 9. Элемент 14 затирает БСС в стенки скважины. 3 ил.

Изобретение относится к горному делу, в частности к изоляции зон поглощения промывочной жидкости в геологоразведочных скважинах.

Известен тампонажный снаряд,состоящий из контейнера, башмака,в котором установлена пробка. В верхней части контейнера размещен поршень с отражателем и конусным долотом.

Контейнер тампонажного снаряда заполняется пакетированной сухой быстросхватывающейся смесью (БСС) и снаряд на бурильных трубах опускается в зону тампонирования. При установке снаряда в зоне тамлонирования по колонне бурильных труб подается промывочная жидкость. Поршень, двигаясь вниз, выдавливает пробку, которая расклинивается в скважине. После выдавливания из контейнера БСС поршень с конусным долотом и отражателем фйксируются в нижней части башмака. Пакеты сухой БСС разбуриваются конусным долотом и затираются в трещины и каналы ухода промывочной жидкости с помощью отражателя.,

Недостатком известного тампонирования снаряда является низкая производительность тампонажных работ, поскольку операции по тампонированию осуществляются последовательно во времени: выдавли§ание БСС в зону тампонирования, а затем разбуриванйе пакетов и затирка БСС в стенки скважины. Это увеличивает затраты времени на тампонирование зоны поглощения.

Известен тампонажный снаряд, содержащий верхний переходник, контейнер в ВИД0 двух коаксиальных труб, во внутренней из которых размещен поршень со штоком и несамотормозящейся резьбой, кольцевой поршень, окна, выполненные во внутренней трубе над кольцевым поршнем, пробку, установленную в нижней части наружной трубы, и крыльчатку, связанную со штоком.

Тампонажный снаряд, предварительно заполненный компонентами БСС, опускают на заданнуютлубину в скважину на колонне

бурильных труб. Затем в снаряд подают промывочную жидкость. Под давлением промывочной жидкости поршень вместе со штоком сдвигаются вниз, при этом винт получает вращение. Одновременно открывается доступ ускорителя схватывания в камеру с основным компонентом БСС. За счет вращения крыльчатки осуществляется смешивание компонентов БСС. После того, как поршень занимает нижнее положение, наружный корпус перемещается вверх относительно штока. Таким образом производится выдавливание приготовленной БСС в скважину.

Недостатком известного устройства является низкая производительность тампонажных работ за счет последовательного во времени выполнения операций по тампонированию: приготовление БСС, а затем выдавливание БСС в скважину.

Целью изобретения является повышение производительности тампонажных работ за счет совмещения во времени операций по тампонированию и сокращения, таким образом, затрат времени на одно тампонирование.

Цель достигается тем, что тампонажный снаряд, включающий верхний переходник, контейнер в виде коаксиальных труб, во внутренней из которых размещен поршень со штоком и несамотормозящейся резьбой, кольцевой поршень, окна выполненйые во внутоенней трубе над кольцевым поршнем, npo6KVi размещенную в нижней части наружной трубы, и крыльчатку, установленную под кольцевым поршнем у нижней части внутренней трубы и связанную со штоком, снабжен затирочным элементом, размещенным в нижней части наружной трубь между крыльчаткой и пробкой с возможностью перевода в рабочее положение, крыльчатка выполнена в виде лопастного ножа, связанного со штоком с возможностью относительного вращения, причем последний жестко связан с поршнем, выполненным с седлом под бросовый элемент, и осевым каналом, гидравлически связанным с полостью наружной трубы над пробкой, при этом кольцевой поршень установлен в межтрубной полости..,

Выполнение крыльчатки в виде лопастного ножа, связанного со штоком с возможностью относительного вращения позволяет преобразовывать поступательное движение поршня и штока во вращательное движение лопастного ножа. Это дает возможность одновременно вскрывать пакеты с сухой БСС и производить ее смешивание, что позволяет повысить производительность тампонажных работ.

Выполнение штока жестко связанным с поршнем, выполненным с седлом под бросовь й элемент и осевым каналом, гидравлически связанным с полостью наружной трубы над пробкой, позволит выдавливать пробку до начала движения поршня, затем после посадки а седло бросового элемента поршень, воспринимая давление промывочной жидкости и передавая усилие штоку, является приводом для вращения лопастного ножа.

Известны снаряды, в которых кольце вой поршень установлен в межтрубной полости, например тампонажный снаряд с эластичным внутренним контейнером.

Однако в устройствах, предназначенных для доставки в скважину сухих БСС, выполнение подобных элементов неизвестно.

Такое размещение позволит осуществить равномерную постоянную подачу пакетов с БСС в скважину, повышая качество тампонирования, что уменьшает вероятность необходимости повторного тампонирования, а следовательно, способствует повышению производительности тампонажных работ. .

На фиг. 1 и 2 изображен тампонажный снаряд; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Тампонажный снаряд состоит из верхнего переходника 1, к которому присоединены наружная 2 и внутренняя 3 трубы контейнера. Во внутренней трубе 3 установлен поршень 4 с осевым каналом 5 и седлом .6 под бросовый элемент 7. С поршнем 4 жестко соединен шток 8.

Между, наружной 2 и внутренней 3 трубами размещен кольцевой поршень 9. Во внутренней трубе 3 выполнены окна 10. К наружной трубе 2 присоединен нижний переходник 11с отверстиями 12к1 осевь1М каналом 13. На нижнем переходнике 11 закреплен эластичный затирочный элемент 14. Между нижним переходником 11 и внутренней трубой 3 установлен лопастной нож 15 с отверстиями Т6, опирающийся на подшипниковый узел 17 и связанный со штоком

8 несамотормозящейся резьбой. К наружной трубе 2 посредством шплинта 18 присоединена втулка 19, в которой закреплена деревянная пробка 20 с усами 21. Затирочный элемент 14 установлен в таким образом, что между ним и корпусом втулки 19 образованы каналы 22 (фиг. 2). Верхний переходник 1 выполнен с возможностью присоединения к бурильной колонне 23 (фиг. 1, 3).

Тампонажный снаряд работает следующим образом.

Перед началом работ пространство между трубами 2 и 3 ниже кольцевого поршня 9 заполняют пакетами с компонентами сухой БСС. После этого к верхнему переходнику 1 присоединяют бурильную колонну 23, и снаряд опускают в скважину. Ниже почвы поглощёющего горизонта устанавливают пробку 20. Для этого от расположенного на поверхности бурового насоса по бурильной колонне 23 подают промывочную жидкость, которая через осевой канал верхнего переходника 1. осевой канал 5 поршня 4, полость внутренней трубы 3, отверстия 16 лопастного ножа 15. осевой канал 13 нижнего переходника 11 попадает в полость между пробкой 20 и нижним переходником 11 и оказывает давление на верхнюю плоскость пробки 20, которая перемещается вниз совместно с жестко связанной с ней втулкой 19. Шплинт 18 срезается. После этого, без прекращения подачи промывочной жидкости снаряд приподнимают вверх. Пробка 20, зацепляясь усами 21 за стенки скважин, вместе со втулкой 19 остается на месте. Затирочный элемент 14 выходит из втулки 19 и распрямляется, соприкасаясь со стенками скважины. Таким образом, перевод затирочного элемента в рабочее положение производится одновременно с установкой пробки 20.

После этого по бурильной колонне 23 в тампонажный снаряд забрасывается бросовый элемент 7, который садится в седло б поршня 4, перекрывая осевой канал 5. Прекращенная на время забрасывания бросового элемента 7 подача промывочной жидкости возобновляете. Кроме того, тампонажный снаряд приводится во вращение с помощью бурового станка, расположенного на поверхности.

Под действием датвления, создаваемого буровым насосом, поршень 4 перемещается вниз совместно со штоком 8, открывая окна 10 внутренней трубы 3. Лопастной нож 15, связанныйсо штоком 8 несамотормозящейся резьбой, вращается, опираясь на подшипниковый узел 17. Пои этом, при угле подъема винтовой линии 30° , диаметре штока 20 мм и длине контейнера 4 м лопастной нож 15 делает 350-400 оборотов, чего вполне достаточно для вскрытия пакетов с сухой вес. Скорость вращения лопастного ножа 15 определяется только параметрами резьбы и скоростью движения поршня и поддается регулировке.

Через окна 10 промывочная жидкость попадает в пространство между трубами 2 и Э и оказывает давление на кольцевой поршень 9, который движется вниз, обеспечивая равномерную подачу пакетов БСС на лопастной нож 15. Пакеты взрезываются лопастным HOMcofi 15, компоненты БСС перемешиваются и через отверстия 12 нижнего переходника 11 попадают на лопасти эластмчного затиррчного злемента 14. Промывочная жидкость, находящаяся в скважине, является водой затворения для БСС. Вращающимися лопастями затирочного элемента 14 БСС затирается в стенки скважину. В процессе тампонирования снаpj постепенно поднимают, осуществляя равномерную проработку всей зоны поглощения снизу-вверх. По окончании работ снаряд поднимается на поверхность.

Снаряд может быть использован для тампонирования скважин как сухой пасетированной БСС, так и жидкой БСС с капсулированными компонентами.

Формула изобретения Тампонажмый снаряд, включающий

верхний переходник, контейнер в виде коаксиальных труб, во внутренней из которых размещен поршень со штоком и несамотормозящей резьбой, кольцевой поршень, окна, выполненные во внутренней трубе над

кольцевым поршнем, пробку, размещенную в нижней части наружной трубы, и крыльчатку, установленную под кольцевым поршнем у нижней части внутренней трубы и связанную со штоком, отличающийся тем,

что, с целью повышения производительности тампонажных работ, он снабжен затирочным элементом, размещенным в нижней части наружной трубы между крыльчаткой и пробкой с возможностью перевода в рабочее положение, Крыльчатка выполнена в виде лопастного ножа, связанного со штоком , с возможностью относительного вращения, причем последний жестко связан с поршнем, выполненным с седлом под бросовой

элемент и осевым каналом, гидравлически связанн 1м с полостью наружной трубы над пробкой, при этом кольцевой поршень установлен в межтрубной полости.

Фиг.1

19

Фиг.З