Тампонажный снаряд Советский патент 1992 года по МПК E21B33/132 

1

(21)4758352/03 (22)09.11.89 (46)07.10.92. Бюл. №37

(71)Ташкенте кий политехнический институт им. Абу Райхана Бируни

(72)В.Н.Кулевцов, Я.Н.Килин, К.И.Аксенов и А.В.Пошенко

(56)Авторское свидетельство СССР № 1108192,кл. Е 21 В 33/132,1982.

Авторское свидететьство СССР № 1033706,кл. Е 21 В 33/13,1981.

(54)ТАМПОНАЖНЫЙ СНАРЯД

(57)Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение качества тампонирования и упрощение конструкции. Устр-во содержит цилиндрический корпус 1 с поршнем 3 в верхней части и днищем 8 в нижней. На наружной поверхности корпуса 1 выполнена винтовая многозаходная канавка с направлением навивки, противоположным направлению вращения породоразру- шающего инструмента, и с образованием плоских боковых затирочных поверхностей. Диаметр корпуса равен диаметру породо- разрушающего инструмента. Поршень 3 связан с разбурочным инструментом 5. Под инструментом над днищем 8 помещается тампонажная смесь 9. Снаряд опускается в скважину к месту тампонирования на бурильных трубах. После подачи промывочной жидкости смесь 9 под действием поршня 3 выдавливается из корпуса 1. Инструмент 5 перемещается в нижнее положение. Затем включают вращение. Смесь 9 разбуривается и затирается наружной поверхностью корпуса 1 в стенки скважины с одновременной калибровкой ствола, 1 ил.

сл

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для ликвидации зон осложнений, и может быть использовано в геологоразведочной, горной и нефтегазодобывающей отраслях.

Известно устройство, осуществляющее сухое тампонирование скважин, в котором используются специальный технологический инструмент в виде шнека с витками спирали, выполненными обратными движению бурового инструмента, обеспечивающего принудительную подачу тампонажной смеси к стенкам скважины, и затир с резиновыми элементами, затирающий смесь в стенки скважины и калибрующий их в интервале осложнения. Предварительно в зону тампонирования в специальном контейнере

подается сухая быстросхватывающаяся смесь.

Недостатком этого устройства является раздельность операций по доставке тампонажной смеси и ее разбурке с затиранием, что увеличивает непроизводительное время при бурении геологоразведочных скважин. Кроме того, затир устройства не обеспечивает равномерной калибровки ствола из-за эластичности материала затира.

Наиболее близко к предлагаемому устройство для изоляции зон поглощений в скважинах по авт.св. № 1033706, представляющее полый шнек, винты которого ориентированы в противоположные стороны; в полости шнека, ограниченной в нижней части днищем, имеется поршень, а между о VI

СП

о

щем и поршнем находится тампонажная смесь. Винтовая поверхность шнека служит разбурником и отражателем тампонажной смеси.

Недостатком этого тампонажного снаряда является неэффективность затирки тампонажной смеси из-за малой боковой поверхности спиралей смеси. Ориентирование винтовых шнеков в противоположные стороны также не способствует затирке тампонажной cMfeun; не исключает возможности перетока тампонажной смеси в верхнюю, часть над зоной тампонирования, а также усложняет конструкцию устройства.

Целью изобретения является повышение качества тампонирования и упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в тампонажномснаряде, включающем цилиндрический корпус с винтовой наружной поверхностью с направлением навивки, противоположным направлению вращения породоразрушающего инструмента, с поршнем в верхней части, днищем - в нижней, тампонажной смесью между ними и разбу- рочным инструментом, винтовая поверхность выполнена в виде многозаходной канавки с образованием плоских боковых затирочных поверхностей, наружный диаметр которых равен диаметру породоразрушающего инструмента, а разбурочный инструмент связан с поршнем.

Предлагаемое устройство, совмещая доставку тампонажной смеси в зону тампонирования, ее разбурку и затирку в стенки скважины, за счет большой площади боковых затирочных поверхностей и направления винта, противоположного направлению вращения бурового инструмента, малых зазоров между боковыми затирочными поверхностями и стенками скважины, обеспечивает нагнетание тампонажной смеси в поры, трещины и каверны скважины под давлением, не допускает перетоков тампонажной смеси выше зоны тампонирования, формует ствол скважины по диаметру, равному диаметру породоразрушающего инструмента, и калибрует его в интервале осложнения. Тампонажный снаряд за счет развитой площади винтовой поверхности обеспечивает хорошую центровку компоновки низа бурильной колонны и прямолинейность ствола скважины.

Верхняя часть снаряда также может быть выполнена винтовой и, в сочетании с винтовыми трубами, может перекрывать зоны тампонирования большой протяженности. За счет большой площади боковых затирочных поверхностей тампонажная смесь хорошо удерживается на стенках

скважины, не происходит разубоживания тампонажной смеси, возможно расхажива- ние тампонажного снаряда в процессе тампонирования.

Таким образом, техническая эффективность данного тампонажного снаряда определяется его отличительными признаками: плоскими боковыми затирочными поверхностями, образованными винтовой поверх0 ностью, которая выполнена в виде многозаходной канавки; наружным диаметром боковых затирочных поверхностей, равным диаметру породоразрушающего инструмента; разбурочным инструментом,

5 связанным с поршнем.

На чертеже представлен тампонажный снаряд в рабочем положении.

Тампонажный снаряд работает следующим образом. Снаряд, включающий цилин0 дрический корпус 1 с винтовой наружной поверхностью в виде многозаходной канавки с образованием плоских затирочных поверхностей, имеющих наружный диаметр, равный диаметру породоразрушающего ин5 струмента, и с направлением навивки, противоположным направлению вращения породоразрушающего инструмента, соединенный с колонковой трубой 2 в верхней части, опускают к месту тампонирования на

0 колонне бурильных труб. После подачи промывочной жидкости в колонковую трубу 2 поршень 3 передает давление жидкости через шток 4 на разбурочный инструмент 5. После этого срезается фиксатор 6, и систе5 ма поршень 3 - шток 4 - разбурочный инструмент 5 приходит в движение, причем шток 4 движется через проходное отверстие неподвижной шайбы 7 фигурного сечения. Разбурочный инструмент 5, двигаясь посту0 пательно в корпусе 1, создает избыточное давление, в результате чего разрывается днище - диафрагма 8, и тампонажная смесь 9 начинает выдавливаться в зону тампонирования.

5 В момент, когда разбурочный инструмент 5 занимает рабочее положение, обеспечивающее разбурку выдавленной тампонажной смеси, его дальнейшее движение вниз ограничива ется стопором 10,

0 который своим основанием упирается в неподвижную шайбу 7, а обратному движению препятствуют фиксирующие защелки 11, которые упираются в кольцевой выступ корпуса 12. Фигурное сечение проходного

5 отверстия неподвижной шайбы 7, соответ; ствующее фигурному сечению штока, делает невозможным проворачивание разбурочного конуса относительно корпуса. При вращении тампонажного снаряда вправо с одновременным его движением

вниз происходит затирка тампонажной смеси 9 в стенки скважины (поглощающие каналы, поры, трещины, каверны), которая осуществляется разбурочным инструментом 5 совместно с наружной винтовой по- верхностью корпуса 1, направление навивки которой противоположно направлению вращения снаряда, что не позволяет смеси выдавливаться (перетекать) вверх, а большая площадь винтовой поверхности, образованная плоскими боковыми затироч- ными поверхностями, диаметр которой равен диаметру породоразрушающего инструмента, позволяет осуществлять качественную затирку одновременно формо- вать ствол и калибровать скважину, центровать снаряд и сохранять прямолинейность ствола.

Чертеж иллюстрирует и пример конк- ретного выполнения. Тампонажный снаряд содержит цилиндрический корпус 1 с винтовой наружной поверхностью, которая выполнена в виде многозаходной канавки под углом 45° к оси скважины. Направление на- вивки противоположно направлению вращения снаряда. Образованные винтовой канавкой боковые плоские затирочные поверхности, диаметр которых равен диаметру породоразрушающего инструмента, которым проходится скважина, обладает большой затирочной площадью. Цилиндрический корпус 1 соединен резьбой с колонковой трубой 2 в верхней части. В случае необходимости колонковую трубу 2 также можно выполнить винтовой. Внутри корпуса имеется поршень 3, соединенный штоком 4 фигурного (шестигранного) сечения с разбурочным инструментом 5 в виде конуса. В исходном положении система поршень 3 - шток 4 - разбурочный инструмент 5 расположена в верхней части тампонаж- ного снаряда, причем шток 4 фиксируется фиксатором 6, установленным над неподвижной шайбой 7 с проходным шестигранным отверстием для штока 4. Неподвижная шайба 7 располагается в верхней резьбовой части корпуса 1 и находится над разбурочным инструментом 5. В нижней части корпус перекрыт днищем - диафрагмой 8. Между разбурочным инструментом 5 и днищем 8 помещается тампонажная смесь. В верхней части штока 4 закреплен стопор 10 с защелками 11. Колонковая труба 2 в нижней части корпуса имеет внутренний кольцевой выступ 12.

Формула изобретения Тампонажный снаряд, включающий цилиндрический корпус с винтовой наружной поверхностью с направлением навивки, противоположным направлению вращения породоразрушающего инструмента, с поршнем в верхней части, днищем - в нижней, тампонажной смесью между ними, и разбу- рочным инструментом, отличающийся тем, что, с целью повышения качества тампонирования и упрощения конструкции, винтовая поверхность выполнена в виде многозаходной канавки с образованием плоских боковых затирочных поверхностей, имеющих наружный диаметр, равный диаметру породоразрушающего инструмента, а разбурочный инструмент связан с поршнем.

Г

NN

А-А