Устройство для спуска и цементирования обсадных колонн Советский патент 1993 года по МПК E21B4/14 

Изобретение относится к нефтяной, газовой и геологоразведочной отраслям промышленности, а именно к устройствам для спуска и цементирования обсадных колонн.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет увеличения ударной мощности и КПД.

На фиг. 1 изображено устройство в статическом состоянии; на фиг 2 и 3 - сечения А-А и Б-Б на фиг. 1.

Устройство включает корпус 5, внутренняя поверхность которого имеет цилиндрический выступ 7, верхний 1 и нижний 11 переводчики. В корпусе на пружине 9 установлен ударник 6 со сквозным осевым каналом и дополнительным выступом на внутренней поверхности. С верхним переводчиком 1 жестко связан шток 4 с фрезерованными пазами. На штоке установлена пружина 2, взаимодействующая с ударником 6. В нижней части устройства размещена наковальня 10. Ударник на внешней поверхности имеет фрезерованные пазы 8. Перекрытие потока раствора осуществляется по цилиндрическим поверхностям 3 и 7, имеющим гарантированный зазор Длины цилиндрических поверхностей ударника и штока и корпуса и ударника связаны соотношениями h hi и Н HL

Устройство работает следующим образом.

Устройство перед спуском навинчивают на часть обсадной колонны. При Движении колонны по стволу скважины буровой раствор давлением поднимает ударник 6 вверх и поток через фрезерованные пазы 8 в ударнике и штоке заполняет обсадные трубы. При этом в зависимости от скорости спуска ударник может совершать колебательные процессы, сжимая верхнюю пружину 2 и перекрывая поток раствора, что приводит к образованию гидравлических импульсов давления, вызывающих колебания нижней части колонны, способствующие свободному прохождению ее в скважине.

При возникновении прихвата или затяжке обсадной колонны прокачивают буровой раствор. Под действием давления раствора на верхнюю площадь ударника по(Л

С

следний начнет перемещаться вниз, сжимая пружину 9. При этом в начале открывается проход для раствора через пазы штока 4, а затем через пазы ударника 6 (h hi; H Hi). В последнем случае откры- вается большая площадь для выхода раствора, вследствие этого давление резко падает. Ударник под действием силы сжатой пружины 9 перемещается вверх, перекрывая по

ток раствора вначале выступом корпуса, затем штоком. Так как длина ударника от места перекрытия 7 потока до верхней площади ударника достаточно велика, то волна повышенного давления придет одновре

менно с давлением, возникшим при пере- крытии потока в месте 3. При этом ударник движется по инерции и сжимает верхнюю пружину. Вновь возникшее повышенное давление в результате перекрытия потока в двух местах резко перемещает удар вниз. Здесь в работу вступают инерционные силы и процесс повторяется.

Создание высокочастотных динамических нагрузок приводит к резкому снижению трения между стенками скважины и прихваченным инструментом, что приводит к освобождению инструмента от прихвата.

Таким образом, особенностью работы предлагаемого устройства явля ется воз- можность использования двух гидравлических ударов для перемещения ударника вниз, в результате этого увеличивается скорость его перемещения и частота ударов, что ведет х росту ударной мощности и КПД.

При изменении подачи раствора возможна работа устройства как в ударном, так и безударном режиме с регулируемой частотой. При цементировании скважины устройство позволяет работать при больших расходах раствора. Это важно, так как цементирование осуществляется за короткий промежуток времени.

Гидравлические импульсы давления, создаваемые устройством, способствуют луч- шей очистке стенок скважины от глинистого

0

раствора перед ее цементированием. Высокочастотный режим работы устройства лучше диспергирует тампонажный раствор, уплотняет его, улучшает заполнение затруб- ного пространства и повышает прочность образуемого камня.

В устройстве отсутствуют уплотнитель- ные элементы. Места перекрытия потока раствора армируют износостойким материалом. Все это позволяет повысить стойкость узлов при работе в агрессивных средах при повышенных давлениях и температурах, хранить устройство при низких температурах.

Предложенная система устройства может быть использована при проектировании гидроударника для бурения скважины. Для этих целей шпиндель, состоящий из наковальни и нижнего переводника, изготавливается подвижным.

Экономический эффект будет получен за счет широкого использования устройства для различных целей строительства скважин.

Формула изобретения

1.Устройство для спуска и цементирования обсадных колонн, включающее корпус, подпружиненный ударник с взаимодействующими друг с другом цилиндрическими выступами и наковальню, отличающее- с я тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет увеличения ударной мощности и КПД, оно снабжено подпружиненными штоком и фрезерованными пазами, ударник выполнен со сквозным осевым каналом и имеет дополнительный выступ на внутренней поверхности, при этом шток размещен в осевом канале ударника с возможностью взаимодействия своей цилиндрической поверхностью с дополнительным выступом ударника.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что длины выступов ударника корпуса и штока связаны соотношениями h hi иН Hi.

Использование1 спуск и цементирование обсадных колонн при креплении нефтяных и газовых скважин. Сущность изобретения: устройство снабжено подпружиненным штоком с фрезерованными пазами, ударник выполнен со сквозным осевым каналом и имеет дополнительный выступ на внутренней поверхности, при этом шток размещен о осевом канале ударника с возможностью взаимодействия своей цилиндрической поверхностью с дополнительным выступом ударника. Длины выступов корпуса и штока связаны соотношениями h hi и Н Hi. 1 з.п. ф-лы, 3 ил

Фиг.1

Редактор

Составитель В. Назаров Техред М.Моргентал

Корректор М. Андрушенко