Устройство для бурения с отбором керна Советский патент 1992 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна.

Известны устройства для бурения с отбором керна при обратной призабойной циркуляции промывочной жидкости, содержащее керноотборный снаряд, породораз- рушающий наконечник и дросселирующий элемент, создающий местное дополнительное гидравлическое сопротивление в за- трубним пространстве над забоем.

Недостатком этих устройств является непостоянство обратной циркуляции промывочной жидкости из-за меняющегося

гидравлического сопротивления в затруб- ном пространстве над забоем, вследствие отклонений ст цилиндрической формы поверхности стенок ствола скважины. Указанный недостаток ликвидирован в устройствах, где вместо дросселирующего элемента применен изолирующий пакер,

Известно также устройство для бурения с отбором керна, содержащее керноотборный снаряд, связанный с переходником, вы- полненным с входным и выходным каналами, наружной трубы с породорзэру- шающим наконечником в нижней части и размещенной в ней перфорированной керviх| о ю

CD 00

СО

неприемной трубой, калибратор и пакер, установленные над керноотборным снарядом.

Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности при бурении и опробовании глубокозалегающих пластов, так как требуется производить дополнительный спуск пластоиспытателя, что в таких условиях приводит к значительным непроизводительным затратам времени. При этом параметры пласта, находящегося длительное время вскрытым, подвергаются изменениям, что приводит к искажению результатов геологического опробования.

Целью изобретения является повышение эффективности работы устройства при бурении и опробовании глубокозалегающих пластов.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство для бурения с отбором керна, содержащее керноотборный снаряд, связанный с переходником, выполненным с входным и выходным каналами, наружной трубой с породоразрушающим наконечником в нижней части и размещенной в ней перфорированной керноп- риемной трубой, калибратор и пакер, установленные над керпоотборным снарядом, снабжено упруго-эластичным рукавом, размещенным в полости керноприемной трубы, винтовым забойным двигателем с корпусом, ротором, статором и шпинделем с каналами, гидравлически сообщенным с входным каналом переходника, перемычкой, выполненной с продольными сквозными каналами, оснащенными обратными клапанами размещенной над ротором и жестко связанный с корпусом забойного двигателя, размещенным над перемычкой пробоотборником, выполненным с впускным и выпускным каналами с прямыми клапанами, при этом перемычка выполнена задвижной, установленной с возможностью открытия впускного канала пробоотборника и связанной с ротором забойного двигателя, а выходной канал переходника выполнен с обратным клапаном.

При этом повышается эффективность буренил с отбором керна и опробования пластов путем совмещения этих операций во времени, благодаря чему повышается надежность перекрытия опробуемого пласта, снижается количество используемой аппаратуры, повышается качество и информативность проб пластовых флюидов и керна горных пород, слагающих пласт.

На фиг. 1 изображено устройство для бурения с отбором керна в процессе бурения, «ид сбоку, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 устройство в процессе опробования пласта; на фиг. 4 - задвижка и храповой механизм. Устройство для бурения с отбором керна содержит колонковое долото 1, соединенное с наружной трубой 2 керноот- борного снаряда, внутри которой размещена керноприемнзя труба 3 с кернорвателем 4. Калибратор 5, пакер б нажимного действия и подшипниковый узел керноприемной

0 трубы 3 размещен с возможностью замены в переходнике 0. в котором выполнены выходной 9 и входной 10 каналы, преобразующие нагнетательный поток промывочной жидкости в обратный в приээбойной зоне

5 под пакером 6. Калибратор 5 закреплен на переходнике 8 гайкой 11. а пакер 6 установлен с возможностью вращения относительно переходника 8 и калибратора 5. По длине керноприемной трубы 3 выполнены перфо0 рационные отверстия 12, а в верхней части размещен упор 13, на котором закреплен упруго-эластичный рукав 14, размещенный вдоль стенок трубы 3. Над выходным каналом 9 размещен обратный уупругоэластич5 ный клапан 15, предотвращающий переток жидкости из затрубного надпакерного пространства в подпакере. В качестве привода используется забойный винтовой двигатель с корпусом 16, ротором 17, статором 18 и

0 шпинделем 19с каналами 20, сообщенными со входным каналом 10 переходника 8. В полости над ротором 17 размещена жестко соединенная с корпусом 16 двигателя перемычка 21 с каналами 22, оснащенными кла5 панами 23. Над перемычкой 21 размещен пробоотборник 24, оснащенный каналами 25 и 26 с клапанами. Входной канал 25 пробоотборника 24 снабжен задвижкой 27 с зубцами на нерабочем участке, соединен0 ной через храпооой механизм 28 в виде муфты с зубчатым сектором и собачкой и карданный вал 29 с ротором 17. Корпус 16 забойного двигателя соединен с бурильными трубами 30.

5 Устройство работает следующим образом,

При спуске в скважину пакер 6 находится в растянутом состоянии и не создает препятствий, находясь под защитой калиб0 ратора 5, При бурении колонковое долото 1 создает пилотный ствол, имея, например, диаметр 187,3 мм (геологоразведочный стандарт).

Калибратор 5 расширяет ствол до 190

5 мм (геологоразведочный стандарт) или 215 мм (нефтяной стандарт) непосредственно под пакером 6, благодаря чему последний работает в калиброванном стволе, обеспечивал хорошее уплотнение и направление всей истекающей из каналов 10 жидкости на

забой скважины. Жидкость, охлаждая колонковое долото 1 и увлекая шлам,поступает в керноприемную трубу 3 и поднимает образовавшийся корн до упора 13. При этом жидкость со шламом перетекает по меж- трубному пространству, зоздэйствуя на керн через окна 12 посредством упруго-эластичного рукава 14, предотвращающего заклинивание, зашламование и загрязнение керна промывочной жидкостью. Далее жид- кость по каналу 9, отгибая клапан 15, уходит в надпакерное пространство. Продвижение керна в полости рукава 14 способствуют пульсации потока промывочной жидкости и низкий коэффициент трения в паре горная порода - мокрая резина. Закрепленный на карданном валу 29 эксцентрик тыльной стороной отжимает собачку на храповом механизме и поэтому в процессе бурения задвижка 27 продолжает перекрывать вход- ной канал 25 пробоотборника 24, препятствуя поступлению-труда, промывочной жидкости из нисходящего потока,

По окончании проходки интервала на длину керноприемной трубы 3 некоторое время прокачивают промывочную жидкость, очищал забой от шлама до выноса его на поверхность. Затем прекращают подачу жидкости и вращают вправо колонну бурильных груб. При этом эксцентрик, закреп- ленный на карданном валу 29, торцевой стороной воздействует на собачку, соединенную с муфтой храпового механизма, зубчатый сектор которого при повороте муфты поворачивает задвижку 27 на угол, опреде- ляемый размерами зубчатого сектора, воздействующего на зубцы нерабочего участка задвижки 27.

При этом сначала промывочная жидкость из подпакерного пространства, а за- тем и пластовая жидкость прокачивается винтовым насосом через пробоотборник 24, входной отверстие 25 которого открыто перемещением задвижки 27, а каналы 22 в перемычке 21 перекрыты клапанами 23. Па- кер б и клапан 15 надежно перекрывают опробуемый пласт от промывочной жидкости, находящейся в затрубном пространстве, а рукав 14 облегает керн, изолируя его от опробователя и от потока прокачиваемой жидкости.

После заполнения пробоотборника 24 пластовой жидкостью, определяв мом по истечению расчетного времени работы опробователя, устройство извлекают из скважины. При этом клапаны в каналах 25 и 26 пробоотборника 24 удерживают пластовую жидкость в нем. а кернорватель 4 удерживает керн в кермоприемной трубе 3. Пакер 6 разжимается после снятия осевой нагрузки и не препятствует извлечению устройства на поверхность.

Формула изобретения Устройство для бурения с отбором керна, содержащее керноотборнып снаряд, связанный с переходником, выполненным с входным и выходным каналами, наружной трубой с породоразрушающим наконечником в нижней части и размещенной в ней перфорированной керноприемной трубой, калибратор и пакер, установленные над керноотборным снарядом, о г л и- чающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при бурении и опробовании глубокозалегающих ппастов, оно снабжено упругоэластичным рукавом, размещенным в полости кярно- приемной трубы, винтовым забойным двигателем с корпусом, ротором, статорсъ/i и шпинделем с каналами, гидравлически сообщенными с входным каналом переходника, перемычкой, выполненной с продольными сквозными каналами, оснащенными обратными клапанами, размещенной над ротором и жестко связанный с корпусом забойного двигателя, размещенным над перемычкой пробоотборником, вы- полкенным с впускным и выпускным каналами с прямыми клапанами, при этом перемычка выполнена с задвижкой, установленной с возможностью открытия впускного канала прообоотборника и связанной с ротором забойного двигателя, а выходной канал переходника выполнен с обратным клапаном.

.Л V- N V CVVN

31

.v 44 V y

IW ччч

V4

S. У//Л 777////Ј-. - ,

, ,;.,:ut 7yiTTJ ig

ЛЛЛАЛЛА

TV

- N44 V4 F X 4 N4X Ч Ч Ц ччЧЧЧ ЧЧЧ ЧчЧ ЧЧч ЧЧЧ 44 К4-4 V 4sV Ч

fe ft

.Л V- N V CVVN

fei«

y

V4 V VN VV

J

:|is; fe /

Д V/ XN/ N44

ЛА

, ,;.,:ut 7yiTTJ ig

ШШ2222Ј52Ј

TV

44 V4 F X 4

N44 V4 F X 4 N4X Ч Ч Ц ччЧЧЧ ЧЧЧ ЧчЧ ЧЧч ЧЧЧ 44 К4-4 V 4sV Ч

-J J от

ю со со

Использование: бурение скважин с отбором керна. Сущность изобретения: устройство содержит керноотборный снаряд, связанный с переходником, выполненным с входным и выходным каналами. Наружная труба имеет породоразрушающий наконечник в нижней части. В ней размещена перфорированная керноприемная труба Над керноотборным снарядом установлены ка- лиоратор и пакер. В полости керноприем- ной трубы размещен упругодеформируемый рукав. Винтовой забойный двигатель имеет корпус, ротор, статор и шпиндель с каналами, гидравлически сообщенными с входным каналом переходника. Над ротором размещена перемычка, жестко связанная с корпусом забойного двигателя и выполненная с продольными сквозными каналами, оснащенными обратными клапанами. Над перемычкой установлен пробоотборник, выполненный с впускным каналами с прямыми клапанами. Перемычка выполнена с задвижкой, связанной с ротором забойного двигателя и установленной с возможностью открытия впускного канала пробоотборника. Выходной канал переходника выполнен с обратным клапаном. 4 ил. сл С

п

№

/

у,/

т

Ю 2.

22 & Ж

Фиг.Ь