Снаряд для отбора керна Советский патент 1993 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к инструменту; используемому для бурения скважин, а именно к устройствам для бурения с отбором керна.

Известен снаряд для отбора керна, состоящий из наружного корпуса, внутреннего извлекаемого керноприемника с защелками, механизма втягивания керноп- риеМной трубы, колонковой трубы с шаровым клапаном и бурильной головки. Недостатком указанного снаряда для отбора Мерна являются большие затраты времени на герметизацию керна после окончания процесса бурения.

При бурении глубоких и сверхглубоких скважин использование узко специализированных снарядов для отбора только герметизированного керна связано с увеличением .срока строительства скважины.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для отбора керна, содержащий корпус с приемной полостью, сообщающейся с затрубным пространством, размещенные в корпусе циркуляционные и керноводную трубы и бурильную головку. Недостатком указанного снаряда для отбора керна является низкая эффективность работы, обусловленная применением снаряда только для отбора обычного керна в одном рейсе.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет совмещения отбора герметизированного и обычного керна в одном рейсе.

VI

О

ел о VI о

Достигается поставленная цель тем, что снаряд для отбора керна,содержащий корпус с приемной полостью, сообщающейся через отверстия с затрубным пространством, размещенные в корпусе циркуляционные и керноводную трубы и бурильную головку, снабжен контейнером, размещенным в корпусе над приемной полостью и связанным с керноводной трубой, камерой с механизмом ее герметизации, установленной в кон- тейнере и зафиксированной замковым механизмом в исходном положении, капсулой, зафиксированной в нижней части керноводной трубы с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном, дальнейшего ее осевого перемещения и вхождения в камеру, подпружиненным от- секателем, размещенным на циркуляционной трубе, керноводная труба выполнена с окном для входа керна, перекрытым втулкой с узлом ее фиксации, при этом отсекатель размещен напротив окна и поджат к втулке в исходном положении, а камера установлена в контейнере с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с капсулой, герметизации и освобождения узла фиксации втулки. .

Сущность изобретения заключается в следующем.

Наличие контейнера, размещенного в корпусе над приемной полостью и связанного с керноводной трубой, камеры с механизмом ее герметизации, установленной в контейнере и зафиксированной замковым механизмом в исходном положении, капсу- лы, зафиксированной в нижней части керноводной трубы с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном, дальнейшего ее осевого перемещения и вхождения в камеру, позволяют капсуле принять керн в процессе бурения, отделиться от забоя и транспортироваться потоком жидкости в камеру, в которой, благодаря ее установке в контейнере с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с капсулой, герме- тизации и освобождения узла фиксации втулки, керн герметизируется.

Наличие подпружиненного отсекателя, размещенного на циркуляционной трубе и выполнение керноводной трубы с окном для входа керна, перекрытым втулкой с узлом ее фиксации, а также размещение отсекателя напротив окна и поджатие к втулке в исходном положении, позволяют после освобождения узла фиксации втулки обеспечить открытие окна и поступление керна в приемную полость после нахождения капсулы в камеру, предотвращая поступление керна в бункер до того момента, пока капсула не окажется в камере и не загерметизируется

и лишь после этого происходит складирование обычного керна в бункер.

При этом фиксация капсулы в нижней части керноводной трубы с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном обеспечивает спуск снаряда без заполнения его шламом, что влияет на качество отбираемого в процессе бурения керна.

На фиг. 1 изображен общий вид снаряда для отбора керна; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1, на фиг. 3-узел I на фиг. 1; на фиг. 4- сечение Б-Б на фиг. 3. на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 6 - вид Г на фиг. 3; на фиг, 7 - узел II на фиг. 1; на фиг. 8 - общий вид снаряда для отбора керна в работе.

Снаряд для отбора керна содержит систему наружных деталей, состоящую из верхнего переводника 1, корпуса 2 с приемной полостью 3 для складирования керна, сообщающейся через отверстия 4 с затрубным пространством, обечайки 5 бункера, наддо- лотного переводника 6 с циркуляционными отверстиями, калибратора 7 спирального с левым направлением лопастей. Внутренняя извлекаемая система состоит из головки 8, циркуляционных труб 9 и керноводной трубы 10, связанных с ними верхнего поршня 11 и нижнего поршня 12, образующих своими торцами и внутренней поверхностью корпуса 2 приемную полость 3. С керноводной трубой 10 жеетко связан упорный фланец 13 с отверстиями и втулка 14. В нижней части снаряд содержит бурильную головку 15. В верхнем поршне 11 имеются циркуляционные каналы 16 и полость 17, в которой над приемной полостью корпуса размещен контейнер 18, связанный с керноводной трубой 10 с помощью накидной гайки 19, а с поршнем 11 с помощью поворотной скобы 20, входящей в паз 21 контейнера 18 запираемой винтом 22, Внутри контейнера 18 установлена камера 23 с механизмом ее герметизации. Внутри корпуса 24 камеры 23 размещены втулка 25, поворотный шаровой затвор 26, перепускной предохранительный клапан 27. Затвор 26 расположен между втулкой 28 с уплотнителем 29 и втулкой 30 с регулировочной прокладкой 31. Фиксация затвора 26 в камере 23 осуществляется крышкой 32. Для выбирания зазоров между сопряженными поверхностями затвора 26 и втулок 28, 30 имеется пружина 33. Шаровой затвор 26 смонтирован в корпусе 24 на оси 34. Ось жестко связана с Р-образным вкладышем 35. На боковой поверхности контейнера 18 имеются две фигурные прорези 36, расположенные друг против друга, причем гбловка вкладыша 35 расположена в нижней фигурной части прорези 36, Камера 23 оперта на пружину 37 и зафиксирована замковым механизмом, состоящим из обоймы 38, шарика 39 и втулки 40 в исходном положении с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с капсулой 41. Капсула 41, имеющая внутреннюю полость 42 для приема керна, канал 43 с расположенным в нем редукционным клапаном 44 давления, зафиксирована с помощью винта 45 в нижней части керноводной трубы с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном, дальнейшего ее осевого перемещения1 и вхождения в камеру 23. На наружной поверхности капсулы 41 имеются уплотни- телЬные кольца 46. В нижней части керноводной трубы 10 размещены на осях собачки 47. На циркуляционной трубе размещен подпружиненный отсекатель 48. Керноводная труба 10 выполнена с окном 49 для;входа керна в бункер, перекрытым имеющей в верхней части кольцевую проточку 50 втулкой 51 с узлом ее фиксации, включающем расположенный в нижней части контейнера 18 подпружиненный двуплечий рычаг 52, нижний конец 53 которого входит в кольцевую проточку 50 втулки 51, а верхний конец 54 входит в отверстие 55 контейнера 18. При этом отсекатель 48 размещен напротив окна 49 и поджат к втулке 51 в исходном положении.

Работает снаряд для отбора керна следующим образом. Снаряд для отбора керна присоединяется к бурильной колонне или к валу забой- ногб двигателя и опускается в скважину.

В процессе бурения поток промывочной жидкости движется по внутреннему каналу бурильных труб, циркуляционным каналам 16, циркуляционным трубам 9 и выходит ниже калибратора 7 через отверстия наддолотного переводника 6 в затрубное пространство. В затрубном пространстве часть потока направляется вверх, а другая часть вниз в керноводную трубу 10. Чтобы увеличить часть жидкости, идущую вниз, спиральный калибратор 7 выполнен с лопастями левого направления.

Во время бурения керн начинает поступать в керноприемную трубу 10 и заполнять внутреннюю полость 42 капсулы 41. При упоре керна во внутреннюю поверхность капсулы 41 происходит срез винта 45 крепящего капсулу к керноводной трубе 10. Потоком промывочной жидкости, поступающим снизу в керноводную трубу, капсула 41 с керном будет транспортироваться вверх по керноводной трубе 10. Промывочная жидкость через отверстия 4 корпуса 2 выходит в затрубное пространство. При захождении капсулы 41 в приемную камеру 23: зафиксированную в контейнере 18 замковым устройством, капсула 41 верхним торцем взаимодействует со втулкой 40, перемещая ее вверх. В конце хода втулки 40 шарик 39 получает возможность радиального переме- 5 щения в отверстии обоймы 38, то есть выхода из канавки корпуса 24 камеры 23. Благодаря наличию пружины 37 освобожденная от фиксации камера 23 с находящейся в ней капсулой 41 с керном начнет

0 перемещаться вверх. Во время передвижения камеры 23 вверх произойдет поворот головки Т-образного вкладыша 35 в нижней части фигурной прорези 36 на 90°. Так как вкладыш жестко связан посредством

5 оси 34 с шаровым затвором 26, то последний также повернется на 90°. что соответствует закрытию внутренней полости корпуса 24 камеры 23 с находящейся в ней капсулой с керном.

0 Таким образом, освобождение камеры 23 от фиксации произойдет за счет гидравлики, а поворот затвора осуществляется за счет гидравлического усилия и усилия от действия пружины.

5После поворота вкладыша 35 камера 23 продолжит движение, скользя повернутым вкладышем в прорези контейнера 18. В конце хода камеры 23 верхний конец 54 подпружиненного двуплечего рычага 52 опустится

и во внутреннюю полость контейнера 18, так как ранее-это перемещение конца рычага ограничивал корпус камеры 23. В то же время нижний конец 53 этого рычага 52 поднимется и выйдет из кольцевой проточки 50

5 втулки 51, закрывающей окно 49 керноводной трубы 10. Под действием силы тяжести втулка 51, скользя по наружной поверхности керноводной трубы 10, опустится вниз до соответствующего упора, открывая от0 верстие 49. Отсекатель 48 под действием пружины повернется до упора своей пластины во внутреннюю поверхность керноводной трубы 10, образуя перегородку в керноводном тракте. После этого последую5 щие куски керна, транспортируемые потоком жидкости по керноводной трубе, будут направляться в приемную полость 3, где они будут складироваться, а промывочная жидкость через отверстия 4 выходит в затруб0 ное пространство.

По окончании бурения снаряд для отбора керна поднимается на поверхность. После отворота верхнего переводника 1 с 5 помощью шлипса, присоединяемого к головке 8, внутренняя система извлекается до появления над верхним торцем корпуса 2 керноводной трубы 10. После отвинчивания накидной гайки 19 и винта 22 с последующим отводом скобы 20 из паза 21 контейнер

18 с находящейся внутри камерой 23 с керном извлекается из полости 17,

Контейнер 18 складывается в специальную камеру с сухим льдом и транспортируется для дальнейших исследований,

После этого окончательно извлекается вся внутренняя сборка с керновым материалом в полости 3, ограниченной обечайкой 5. Внутренняя сборка транспортируется на приемные мостки буровой установки, кладется в горизонтальное положение, обечайка 5 снимается и керновый материал разбирается и систематически укладывается в ящики.

Использование предложенного снаряда для отбора керна позволит повысить эффективность бурения, особенно в глубоких и сверхглубоких скважинах, за счет совмещения отбора керна герметизированного и обычного в одном рейсе. Даже, если по каким-либо причинам, не удается отобрать герметизированный керн, рейс не будет холостым.

Отбор герметизированного керна позволит определить нефтегазонасыщенность пласта и точно определить запасы продукции и эффективность ее добычи.

Использование: бурение с отбором герметизированного и обычного керна-в одном рейсе. Сущность изобретения: устройство содержи корпус с приемной полостью, сообщающейся через отверстие с затрубным пространством, В корпусе размещены циркуляционные и керноводная трубы. Над приемной полостью размещен контейнер, связанный с керноводной трубой. В контейнере установлена камера с механизмом ее герметизации и зафиксирована замковым механизмом в исходном положении. В нижней части керноводной трубы зафиксирована капсула с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном, дальнейшего осевого перемещения и вхождения в камеру. Керноводная труба выполнена с окном для входа керна, перекрытым втулкой с узлом ее фиксации. На циркуляционной трубе напротив окна размещен подпружиненный отсекатель. В исходном положении он поджат к втулке. Камера установлена в контейнере с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с капсулой, герметизации и освобождения узла фиксации втулки, 8 ил.

Формула изобретения Снаряд для отбора керна, содержащий корпус с приемной полостью, сообщающийся через отверстия с затрубным пространством, размещенные в корпусе циркуляционные и керноводную трубы и бурильную головку, о т- личающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе за счет совмещения отбора герметизированного и обычного керна в одном рейсе, он снабжен контейнером, размещенным в корпусе над приемной полостью и связанным с керноводной трубой, камерой с механизмом ее герметизации, установленной в контейнере и зафиксированной замковым механизмом в

исходном положении, капсулой, зафиксированной в нижней части керноводной трубы

с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с керном, дальнейшего осевого перемещения и вхождения в камеру, подпружиненным отсекателем, размещенным на циркуляционной трубе, керноводная труба выполнена с окном для входа керна, перекрытым втулкой с узлом ее фиксации, при этом отсекатель размещен напротив окна и поджат к втулке в исходном положении, а камера установлена в контейнере с возможностью ее расфиксации при взаимодействии с капсулой, герметизации и освобождения узла фиксации втулки.

Заказ 412Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5