Устройство для крепления стенок скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B33/13 

Изобретение относится к горному делу иможег быть использовано для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах, бурящихся в неустойчивых трещиноватых горных породах.

Известны устройства для закрепления стенок скважины, спускаемые на трубах, включающие контейнер с отверстиями для подачи тампонажного материала и уплотни- тельный элемент, позволяющие осуществлять изоляционные работы в скважинах, заполненных любым видом очистного ЭГРН- та за один цикл спуско-подьемных операций.

Недостатки известных устройств заключаются в следующем: низкое качество креп- ления стенок скважины вследствие невозможности проникновения тампонажного материала в мелкие трещины, а также в крупные, но заполненные различными эпигенетическими образованиями, льдом и т.д.

Известны также устройства для расширения скважины перед креплением, состоящие из корпуса расширителя, поршня с каналами для прохода очистного агента и раздвижных лопастей гидравлического действия.

Х|

Ь.

сл

00 00

о

Однако технологическая схема крепления стенок скважины с использованием данных устройств предусматривает осуществление нескольких последовательных операций: расширение ствола скважины, установку пробки-забоя, тампонирование расширенного участка и разбурку тампо- нажного камня. Большие затраты времени на осуществление этих операций снижают эффективность и повышают себестоимость тампонажных работ.

Наиболее близким к изобретению является устройство для крепления стенок скважины, включающие формующий элемент, канал для подачи очистного агента, уплотнитель, долото и расширитель, позволяющие осуществлять крепление стенок с сохранением номинального диаметра скважины втризабойной части ствола без дополнительных циклов спуско-подъемных операций.

Недостатком данного устройства является невозможность проведения изоляционных работ в скважинах, заполненных жидкостью (буровым раствором или водой). Кроме того, при возникновении осложнения в интервалах, удаленных от забоя на значительное расстояние необходимо дополнительно устанавливать искусственный забой в стволе скважины.

Цель изобретения - повышение эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от забоя интервалов скважины.

На фиг. 1 представлено устройство перед зоной крепления, общий вид: на фиг. 2 - то же, в процессе расширения ствола скважины; на фиг. 3 - то же, в процессе формирования в расширенном пространстве изолирующей трубы из быстротвердеющего тампонажного материала

Устройство включает расширитель, состоящий из корпуса 1 с вертикальными прорезями 2, раздвижными элементами, выполненными в виде лопастей 3 с коромыслами 4 в верхней части, корпус формующего элемента 5 с кольцевой проточкой 6 на внутренней поверхности. Формующий элемент 5 соединен посредством переходника 7 с бурильными трубами 8 в верхней части, а в нижней части сочленен с корпусом расширителя 1. В верхней части формующего элемента установлено сдвижное кольцо 9 с осевым каналом 10, зафиксированное срезным штифтом 11 и перекрывающие отверстия 12 для подачи изолирующего материала. На внутренней поверхности формующий элемент 5 имеет уступ 13 для ограничения перемещения сдвижного кольца 9 после открытия отверстия 12. В полости

формующего элемента 5 герметично установлен поршень 14с манжетой 15с возможностью выхода в кольцевую проточку 6, сочлененный в нижней части с подвижным

толкателем 16, имеющим прорези 17, соос- ные прорезям расширителя 2. В прорезях 17 установлены раздвижные элементы с возможностью выхода в прорези корпуса расширителя 2 при взаимодействии коро0 мысел 4 с верхней кромкой прорези подвиж- ного толкателя 16. На наружной поверхности толкателя 16 имеются вертикальные пазы 18, образующие с кольцевой проточкой 6 канал для подачи очистного

5 агента. В нижней части корпуса расширителя 1 установлена саморэскрывэющаяся пробка 19 с пружиной 20 Для перекрытия осевого канала сдвижного кольца 9 устройство содержит шариковый клапан 21.

0 Устройство работает следующим образом.

После возникновения в интервале неустойчивых горных пород вывалов из стенок скважины (например, при таянии под влия5 нием очистного агента льда, цементировавшего сильнотрещиноватые горные породы) буровой снаряд извлекают из скважины и в осложненный интервал на бурильных трубах 8 опускают устройство для крепления

0 стенок скважин, собранное согласно фиг. 1 и соединенное с бурильными трубами посредством переходника 7. При достижении устройством подошвы неустойчивых горных пород в него по бурильным трубам 8 закачи5 вается вода, которая через канал переходника 7 и осевой канал сдвижного кольца 10 попадает в. полость формующего элемента 5. воздействуя на поршень 14. Поршень 14, соединенный с подвижным толкателем 16.

0 перемещается вниз, при этом нижний торец толкателя 16 выдавливает самораскреп- ляющуюся пробку 19 из корпуса расширителя 1 Пробка 19 под действием пружины 20 распирается в стволе скважины

5 (фиг. 2). После этого подачу воды прекращают и устройство приподнимают над кровлей осложненного интервала. Затем по бурильным трубам 8 вновь подают воду и включают вращение бурового снаряда Поршень 14 с

0 толкателем 16 перемещают вниз, при этом верхняя кромка вертикальных прорезей 17 толкателя 16 воздействует-на коромысла 4 раздвижных лопастей 3. Лопасти 3 внедряются в стенку скважины своей режущей ча5 стью. При достижении манжетой 15 кольцевой проточки 6 происходит перетекание воды через полость формирующего элемента по вертикальным пазам 18 толкателя и далее через вертикальные прорези 2 корпуса расширителя. Давление в нагнетательной линии падает, что свидетельствует о полном раскрытии лопастей 3 (фиг. 2).

Далее осуществляют вертикальное перемещение устройства вдоль оси скважины, расширяя ее на требуемую глубину, при этом нагнетаемая вода охлаждает лопасти 3 и удаляет шлам из-под режущих частей. Шлам, Скапливаясь над пробкой 19, перекрывает ствол скважины и образует искусственный мост.

После проработки всего осложненного интервала скважины подачу воды прекращают, останавливают вращение устройства и поднимают его вверх. Лопасти 3, упираясь в верхний выступ расширенного участка, за- ходят в вертикальные прорези 2 корпуса расширителя 1.

Затем устройство опускают до совмещения отверстий 12 с расширенной областью скважины. Через бурильные трубы 8 с потоком воды в устройство доставляется шаровой клапан 21, который перекрывает осевой канал 10. Под действием давления срезается штифт 11 и сдвижное кольцо перемещается до уступа 13, открывая отвер- стия 12. В этот момент давление в системе упадет, что свидетельствует о готовности устройства к операции нагнетания тампо- нажного материала, который по бурильным трубам 8 через осевой канал переходника 7 и отверстия 12 закачивается в пространство между стенками расширенного участка скважины и формирующим элементом 5. Одновременно вращая устройство на уровне тампонирующей зоны в околоствольном пространстве формируют трубу из быстро- твердеющего тампонажного материала, после чего устройство извлекается из скважины.

Фо рмула изобретения

Устройство для крепления стенок скважины, включающее корпус с осевым каналом, соединенным с корпусом, формующим элементом с каналами для подачи очистного агента и отверстием для подачи изолирующего материала, расширитель с корпусом и раздвижными элементами, соединенный с фильтрующим элементом, отличающее- с я тем, что, с целью повышения эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от забоя интервалов скважины, оно снабжено сдвижным,кольцом с осевым каналом, зафиксированным относительно фильтрующего элемента, отверстия для подачи изолирующего материала выполнены в верхней части корпуса фильтрующего элемента и перекрыты сдвижным кольцом, расширитель выполнен с подвижным толкателем с поршнем в верхней части, герметично установленным в полости формующего элемента корпус расширителя и подвижного толкателя выполнены с соосными друг другу проре зями, а раздвижные элементы расширителя выполнены в виде лопасти с коромыслом в верхней части, установленными в прорезях подвижного толкателя с возможностью выхода, в прорези корпуса расширителя при взаимодействии коромысел с верхней кромкой прорези подвижного толкателя, при этом формующий элемент выполнен с кольцевой проточкой на внутренней поверхности в нижней части и имеет уступ для ограничения перемещения сдвижного кольца после открытия отверстий для подачи изолирующего материала, толкатель выполнен с вертикальными пазами на его наружной поверхности, канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой и вертикальными пазами, а поршень подвижного толкателя установлен с возможностью выхода в кольцевую проточку формующего элемента.

гилф

Использование: для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах с неустойчивыми трещиноватыми горными породами. Сущность изобретения: корпус с осевым каналом соединяют с корпусом формующего элемента, в котором выполнены каналы для подачи очистного агента. Отверстие для подачи изолирующего материала выполняют в фильтрующем элементе, соединенном с корпусом расширителя. Сдвижное кольцо выполняют с осевым каналом и устанавливают с возможностью перекрытия отверстий для подачи изолирующего мате- риала. Расширитель выполняют с подвижным толкателем и поршнем, герметично установленным в последнем. Канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой в формирующем элементе на его внутренней поверхности и вертикальном пазу на наружной поверхности толкателя. После выдавливания пробки из устройства поднимают последнее и расширяют участок скважины Шлам скапливается на пробке. После проработки нагнетают тампонажный материал и, вращая устройство, формируют трубу из быстротвердеющего материала 3 ил.

9889 W. I