Тампонажное устройство Советский патент 1993 года по МПК E21B33/132 

реходник (П) ТО, нижний П 14, питающее сопло (С) 12, приемное С 13 и дефлектор. Причем П 10 установлен с возможностью вращения относительно корпуса 8 и имеет отверстие 11 для прохода промывочной жидкости, а П 14 связан с К 1 и корпусом 8. Оба С 12 и 13 установлены соосно в канале корпуса 8 эксцентрично его оси. При этом С 13 соединено с П 14 и гидравлически связано с полостью 4, а С 12 имеет обойму 15 и гидравлически связано с отверстием 11 П 10. Дефлектор выполнен в виде горизонтального диска 16 со связующим элементом в виде патрубка 18, соединенного с П 10. Диск 16 имеет отверстия 17 на расстоянии

от оси корпуса 8, равном расстоянию от оси С 12 и 13. Обойма жестко связана с корпусом 8 через стержень 19 и П 14 и установлена в патрубке 18. Диск 16 выполнен с осевым отверстием, в котором размещается стержень 19. Связующий элемент может быть выполнен в виде вала, расположенного в имеющемся в обойме 15 осевом отверстии. Диск 16 размещен в канале корпуса 8 между С 12 и 13. При вращении П 10 вращает диск 16 относительно неподвижных С 12 и 13. Образующееся пульсирующее давление передается в полость 4 и через поршень 3 оказывает воздействие на материал в полости 5, вытесняя его из К 1. 2 з.п.ф-лы, 4 ил,

Изобретение относится к бурению скважин. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности, а также упрощение конструкции и эксплуатации. Устройство содержит контейнер (К) 1 с поршнем 3, разделяющим его на надпоршневую 4 и рабочую 5 полости. Полость 5 заполнена тампонаж- ным материалом. Над К 1 установлен пульсатор, содержащий корпус 8 с осевым каналом и сливными окнами 9, верхний пе

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их тампонирования.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности, а также упрощение конструкции и эксплуатации устройства.

На фиг. 1 изображено тампонажное устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - пульсатор тампо- нажного устройства с видоизмененным соединением дефлектора с верхним переходником: на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.

Тампонажное устройство включает контейнер 1 с пробкой 2 на нижнем конце и поршнем 3, разделяющим внутренний объем контейнера на надпоршневую 4 и рабочую 5 полости, последняя из которых заполнена тампонажным раствором, опорную трубу 6 со сливными отверстиями 7 на верхнем конце, соединенном с нижним концом контейнера 1, и установленный над контейнером пульсатор, содержащий корпус 8 с осевым каналом и сливными окнами 9, верхний переходник 10с отверстием 11 для прохода рабочей жидкости, установленный с возможностью вращения относительно оси корпуса 8, питающее 12 и приемное 13 сопла, установленное соосно и эксцентрично относительно оси корпуса 8, и нижний переходник 14, соединяющий корпус 8 с контейнером 1, Приемное сопло 13 установлено на нижнем переходнике 14 и сообщено с надпоршневой полостью 4 контейнера, а питающее сопло 12 снабжено обоймой 15 и сообщено с отверстием 11 верхнего переходника 10. при этом обойма 15 закреплена относительно корпуса 8. В осевом канале корпуса 8 между соплами 12 и 13 установлен

дефлектор 16 в виде горизонтального диска с отверстиями 17. Диск дефлектора 16 выполнен с осевым отверстием и соединен связующим элементом, например, в виде

патрубка 18 с верхним переходником 10 с возможностью их совместного вращения; обойма 15 размещена в указанном патрубке и соединена с нижним переходником 14 стержнями 19, проходящими через осевое

отверстие диска дефлектора 16, а в зазоре между обоймой 15 и патрубком 18 установлено уплотнение 20. В показанном на фиг. З, 4 видоизмененном варианте пульсатора устройства обойма 15 питающего сопла выполнена с осевым отверстием и соединена с корпусом 8, а диск дефлектора 16 соединен с верхним переходником 10 связующим элементом в виде вала 21, проходящим через осевое отверстие обоймы

сопло 12 сообщено с подводящим каналом 11 через радиальные отверстия 24 верхнего переходника 10 и полость 25 в корпусе 8. Отверстия 17 расположены эксцентрично относительно оси корпуса 8 с эксцентриситетом, равным эксцентриситету сопел 12 и 13 относительно той же оси, что обеспечивает возможность периодического прохождения через указанные отверстия струи, вытекающей из питающего сопла 12 (т.е.

возможность периодического сообщения через отверстия 17 питающего 12 и приемного 13 сопел). Кромки отверстий 17 могут быть острыми, скругленными или с конусными фасками с одной или с обеих сторон

отверстий. Для исключения возможности

появления нежелательной (способной ухудшить параметры выходных импульсов пульсатора) пульсации давления в питающем сопле 12 при вращении дефлектора 16 расстояние от торца сопла 12 до дефлектора 16 берется не менее 0,3d - где d - диаметр выходного отверстия сопла 12. При соблюдении данного расстояния, как показывают эксперименты, дефлектор 16 не оказывает влияния на давление .в сопле 12. Для обеспечения свободного прохождения турбулентной струи из питающего сопла 12 в отверстие приемного сопла 13 при совмещении оси каждого отверстия 17 с общей осью сопел 12 и 13 при вращении дефлектора 16 диаметр отверстий 17 выбирается в пределах 1,3-2,0d, где d-диаметр выходного отверстия сопла 12. Для изготовления дефлектора 16 целесообразно использовать материал, стойкий к гидроэрозионному износу, который может явиться результатом гидродинамического взаимодействия дефлектора с. напорной струей, формируемой соплом 12. В качестве такого материала может быть использована, например, нержавеющая сталь, хорошо зарекомендовавшая себя при создании элементов различных конструкций, подверженных гидроэрозион- ному износу. Устройство снабжено паке- ром, выполненным, например, в виде набора упругих уплотнительных элементов 26 и разделительных колец 27. Для разобщения вращающихся и неподвижных деталей между верхним переходником 10 и корпусом 8 установлен подшипник 28, па- кер выполнен с возможностью исключения взаимного проворачивания его подвижных и неподвижных частей (например, за счет применения в его конструкции шпоночного или шлицевого соединения деталей), а на конце опорной трубы 6 установлена буровая коронка 29, препятствующая вращению опорной трубы относительно забоя скважины.

Устройство может быть снабжено сигнализатором окончания рабочего хода поршня 3, содержащим затвор сливных окон 9, выполненный в виде пружины сжатия 30, установленной в осевом канале корпуса 8 между нижним переходником 14 и опорой 31, соединеннойс поршнем 3 гибкой связью

32 и штоком 33, проходящим через осевое отверстие переходника 14. Опора 31 и шток

33 выполнен с возможностью совместного осевого перемещения. При этом в опоре 31 выполнено отверстие для прохода приемного сопла 13 и по меньшей мере одно отверстие 34 для прохода рабочей жидкости из сопловой полости корпуса 8 во внутреннюю полость пружиныЗО. На верхнем конце штока 33 имеется опорный буртик, в который упирается опора 31. В соединительном стержне 19 (фиг. 1) выполнено осевое отверстие под шток 33 и радиальные прорези 35, 5 в опоре 31 выполнено осевое отверстие для ее осевого перемещения вдоль стержня 19, а опорный буртик штока 33 выполнен с внешними зубчатыми выступами, проходящими через прорези 35 и опирающимися на

0 опору 31. Сливные окна 9 в корпусе 8 выполнены напротив нижних витков пружины 30 таким образом, что при крайнем нижнем положении опоры 31 они находятся ниже указанной опоры.

5 Тампонажное устройство работает следующим образом.

После заправки рабочей полости 5 контейнера 1 тампонажным раствором устройство опускают в скважину к зоне

0 тампонирования, расположенной над естественным или искусственным забоем. По достижении забоя устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием указанного усилия упругие элементы

5 26 пакера сжимаются и перекрывают ствол скважины над тампонируемым интервалом, после чего приводят во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с

0 указанной колонной. При этом дефлектор 16 приводится во вращение от верхнего переходника 10, соединенного С буровой колонной, а промывочная жидкость поступает из буровой колонны в подводящий канал 11 и

5 далее к питающему соплу 12, на выходе которого формируется напорная струя. В процессе вращения дефлектора 16 ось каждого из отверстий 17 периодически (при каждом обороте дефлектора) сходится и расходится

0 с общей осью сопел 12 и 13. При схождении осцотверстия 17 с осью сопел 12 и 13 напорная струя, формируемая соплом 12, попадает в торцовое отверстие приемного сопла 13, что сопровождается импульсным повы5 шением давления в сопле 13. При расхождении оси отверстия 17 и оси сопел 12 и 13 дефлектор 16 перерезает струю, перекрывая ее доступ к приемному соплу 13, что сопровождается падением давления в при0 емном сопле. При схождении с осью сопел 12 и 13 оси следующего отверстия 17 дефлектора в приемном сопле 13 формируется очередной импульс давления. В результате на выходе приемного сопла 13 формируется

5 пульсирующее давление, частота которого равна произведению частоты вращения дефлектора 16 и числа отверстий 17. Пульсирующее давление передается в надпоршневую полость 4 контейнера и через поршень 3 воздействует на тампонажный раствор, находящийся в рабочей полости 5. Под воздействием пульсирующего давления со стороны тампонажного раствора пробка 2 выбивается из нижнего отверстия контейнера 1, после чего поршень 3, на который действует пульсирующее давление со стороны надпоршневой полости 4, вытесняет тампонажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через сливные отверстия 7 в пространство между стенками ствола скважины и опорной трубой 6. После заполнения указанного пространства тампонажный раствор проникает в трещины, поры и каверны, сообщающиеся со стенками ствола скважины. Промывочная жидкость, не попадающая в приемное сопло 13 в периоды, когда формируемая соплом 12 струя перерезается дефлектором 16, сливается из сопловой полости корпуса 8 через отверстия 34 опоры 31 во внутреннюю полость пружины 30 и далее через зазор между витками последней и сливные окна 9 корпуса 8 в затрубное пространство скважины. Благодаря этому давление в сопловой камере пульсатора не превышает давления в затрубном пространстве скважины, что способствует нормальному формированию напорной турбулентной струи на выходе сопла 12., ;.. /

При подходе к крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью гибкой связи 32 и штока 33 перемещает вниз опору 31, сжимая пружину 30. В результате этого площадь проходного спирального канала (зазора) между витками пружины 30 уменьшается, что приводит к росту давления в ее внутренней полости и, следовательно, в сопловой полости корпуса 8 и связанном с ней подводящем канале 11 верхнего переходника 10. Указанный рост давления служит информационным сигналом об окончании работы устройства, который передается по столбу жидкости, заполняющей буровую колонну, к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, оповещающий бурового мастера об окончании работы устройства. После получения указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей жидкости прекращают, а тампонажное устройство поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил пружина 30 с опорой 31 и уплотнительные элементы 26 пакера возвращаются в исходное положение.

Введение в конструкцию устройства вращающегося дефлектора 16с эксцентрично расположенными отверстиями 17 позволяет создать тампонажное устройство с

высокой частотой рабочих гидравлических импульсов, практически нечувствительное к загрязненности рабочей жидкости, что исключает свойственный прототипу повышенный механический износ деталей пульсатора и обеспечивает повышение на дежности работы и долговечности устройства. Вместе с тем исключение из конструкции устройства блока питающих сопел и торцового плоского затвора упрощает его конструкцию, изготовление и эксплуатацию.

Форму л а изобретен и я

с обоймой, гидравлически связанное с отверстием для прохода промывочной жидкости верхнего переходника, о т л и ч а ю щ е- е с;я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности и упрощения конструкции и эксплуатации, оно снабжено дефлектором, выполненным в виде диска со связывающим элементом, при этом последний соединен с верхним переходником, а диск установлен поперек оси корпуса пульсатора в осевом канале корпуса между пи- тающим и приемным соплами и выполнен с отверстиями на расстоянии от оси корпуса, равном расстоянию от оси питающих и приемных сопл, которые установлены сроено,

причем обойма питающего сопла жестко связана с корпусом..

Фиг. I