Устройство для ликвидации прихвата Советский патент 1993 года по МПК E21B31/113 

Изобретение относится к области бурения скважин и можетбыть использовано для ликвидации прихвата колонны бурильных труб.

Цель изобретения - повышение эффективности ликвидации прихвата за счет обеспечения возможности создания дополнительных к поперечным вращательных колебаний колонны и одновременного

регулируемого импульсного режима промывки скважины.

На фиг.1 изображено устройство в разрезе, спущенное в колонну труб 1. причем показана работа одного гибкого исполнительного элемента и одного реактивного сопла, два других дополнительных элемента и реактивных сопла не показаны, так как они расположены под углом 120° и в разрез не

попадают; на фиг,2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З изображена гидравлическая схема устройства.

Устройство состоит из корпуса 2, установленных на нем равномерно по окружности гибких исполнительных элементов 3 и струйных насадок 4, расположенных тангенциально, блока струйных генераторов 5 колебания, коробки 6 струйного узла переключения потока, трубопровода 7, являющегося каналом сброса давления и подающего промывочную жидкость на забой скважины, регуляторов 8 и 9 частоты колебаний в виде камер, каналов 10 и 11 управления с соплами, каналов 12 и 13 обратной связи, трубопровода 14, связывающего выход коробки 6 с входным каналом соответствующего генератора 5, и трубопровода 15. гидравлически сообщающего выходной канал соответствующего генератора 5 колебаний с одним из гибких исполнительных элементов и одной из струйных насадок. Струйные генераторы 5 колебаний выполнены в виде набора плоских пластин, что позволяет конструктивно простр решить задачу компоновки этих генераторов в компактный блок и разместить его в довольно небольшом пространстве корпуса 2. Коробка 6 выполнена в объемном исполнении, т.е. выходные каналы блока генераторов 5 колебаний расположены равномерно по окружности (в данном случае под углом 120°). а каналы 11 управления с соплами узла переключения потока также расположены равномерно по окружности, находятся в одной продольной плоскости с входными каналами генераторов 5 колебаний и ориентированы к последним.

Изготовление переключателя объемным, а не плоским позволяет создать переключение потока на три входных канала блока генераторов 5 колебаний, при этом имея стабильные рабочие характеристики. Сообщение гибких исполнительных элементов и струйных насадок с выходными каналами генераторов 5 колебаний осуществлено трубопроводом 15.

Каждый из генераторов 5 имеет струйный переключатель потока, включающий регулятор 8 частоты, гидравлически связанный через канал 12 обратной связи с выход- ным каналом генератора 5, и имеющий канал 10 управления с соплом, ориентиро- . ванным к каналу сброса давления генератора 5.

Узел переключения потока также выполнен струйным и имеет регулятор 9 частоты, гидравлически связанный каналами обратной связи с каждым из генераторов 5 блока и имеющий каналы 11 управления с

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

соплами, каждое из которых ориентировано к одному из входных каналов блока генераторов 5.

Устройство работает следующим обра-, зом.

Промывочная жидкость от насоса подается к коробке б, далее попадает во входной канал генератора 5 колебаний давления и по линиям связи (трубопровод 15) поступает во внутреннюю полость гибкого исполнительного элемента 3 и одновременно в струйную насадку 4. По достижении заданного уровня давления во внутренней полости гибкого исполнительного элемента жидкость через канал -12 обратной связи и регулятор 8 частоты колебания давления поступает в канал 10 управления и производит переключение потока жидкости в генераторе 5 на трубопровод 7. подающий поток жидкости на забой скважины. При уменьшении давления в канале 10 управления поток жидкости поступает снова к гибкому исполнительному элементу 3 и струйной насадке 4. Процесс колебания давления в первом генераторе 5 происходит до тех пор. пока в коробке 6 поток жидкости не переключится и будет поступать в следующий струйный генератор колебаний давления. Переключение потока жидкости в узле переключения потока осуществляется через канал 13 обратной связи, регулятор 9 частоты колебания давления и канал 11 управления с соплом. При повышении давления в канале 11 управления до заданного значения происходят переключение потока жидкости и подача ее в следующий струйный генератор колебаний давления, и уже этот работающий генератор колебаний управляет потоком жидкости в узле переключения потока.

Регуляторы 8 и 9 частоты имеют разную величину настройки, т.е. камеры имеют различный объем. Так,частота колебаний регулятора 8 настраивается близкой к резонансным колебаниям колонны труб, которые зависят от длины труб, места прихвата и других условий. Рабочая частота в коробке 6 настраивается такой, чтобы генератор 5 колебания давления мог совершить 10-15 циклов изменения направления движения потока жидкости, т.е. подачу потока в гибкий исполнительный механизм и струйные насадки 4 или на забой скважины через трубопровод 7.

При подаче давления в гибкий исполнительный элемент 3 и струйные насадки 4 происходит следующее- Под воздействием давления жидкости элемента 3 шарнирно связанный с корпусом отрезок трубы криволинейной формы в плоскости, перпендикулярной продольной оси корпуса.

перемещается в радиальном направлении, при этом, опираясь на колонну труб 1, он перемещает колонну в поперечном направлении. При уменьшении давления в полости элемента 3 за счет упругих сил он возвращается в исходное состояние. При совершении 10-15 циклов колебаний колонны в поперечном направлении от одного гибкого исполнительного элемента происходит переключение потока жидкости в коробке 6 и жидкость подается в другой гибкий исполнительный элемент, в котором происходит точно такие же процессы. Цикл повторяется до тех пор, пока не прекратится подача про,- мывочной жидкости.

Одновременно с колебательными движениями колонны в поперечном направлении осуществляются и вращательные движения за счет использования реактивного действия струи жидкости, вытекающей из нас.адок 4.

Создание поочередного изменения импульсов давления в гибких исполнительных элементах вынуждает колонну бурильных труб совершать поперечные колебательные движения, тем самым как бы раскачивая колонну. При этом одновременно за счет наличия реактивных насадок 4 колонна стремится провернуться вокруг своей оси. Эти колебания колонны бурильных труб осуществляются в диапазоне частот, близких к резонансным, что существенно повышает эффективность освобождения колонны от прихвата.

С такой же частотой, но со сдвигом по фазе происходит изменение подачи промы- вочной жидкости на забой скважины через трубопровод 7, что ускоряет освобождение колонны от прихвата.

Комплексные воздействия поперечных колебаний колонны с ее вращательными движениями и импульсной промывкой сква жины существенно повышают эффективность работы устройства при освобождении колонны бурильных труб от прихвата.

Регуляторы 8 и 9 частоты колебаний представляют собой камеры: чем больше емкость регулятора, тем меньше частота колебаний. В приведенной схеме емкости регуляторов частоты колебаний нерегулируемые, однако несложными конструктивными решениями их можно выполнить сменными, т.е. регулируемого объема, что позволит подобрать частоту колебаний, близкую к резонансной.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Устройство для ликвидации прихвата, включающее корпус, расположенный в нем

,

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

струйный генератор колебаний давления с приемной полостью, входным, выходным каналами и каналом сброса давления, установленные равномерно по окружности на наружной поверхности корпуса с возможностью радиального перемещения гибкие исполнительные элементы, гидравлически связанные со струйным генератором юле- баний давления, и размещенный в корпусе узел переключения потока, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности ликвидации прихвата путем обеспечения возможности создания дополнительных к поперечным вращательных колебаний колонны и одновременного регулируемого импульсного режима промывки скважины, оно снабжено тангенциально расположенными на корпусе равномерно по окружности струйными насадками, струйный генератор колебаний давления выполнен в виде блока струйных генераторов колебаний давления с индивидуальными равномерно расположенными по окружности входными, выходными каналами и каналами сброса давления, причем каждый из выходных каналов упомянутого блока гидравлически связан с одним из гибких исполнительных органов и одной из .струйных насадок, каждый из струйных генераторов колебаний давления блока имеет струйный переключатель потока, выполненный в виде камеры с каналом обратной связи, гидравлически связанным с выходным каналом струйного генератора колебаний давления, и каналом управления с соплом, ориентированным к каналу сброса давления струйного генератора колебаний давления, при этом узел переключения потока выполнен струйным в виде камеры с каналами обратной связи и Каналами управления с соплами, каждый из каналов обратной связи узла переключения потока гидравлически связан с одним из выходных каналов струйного генератора колебаний давления, а каждое сопло узла переключения потока ориентировано к одному из входных каналов струйного генератора колебаний давления.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что каждый из гибких исполнительных элементов выполнен в виде шарнирно связанного с корпусом отрезка трубы криволинейной формы в плоскости, перпендикулярной к продольной оси корпуса.

3.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что объем камеры узла переключения потока отличен от объемов камер струйных переключателей потока блока струйных генераторов колебания давления.

4. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что камера узла переключения потока и камеры струйных переключателей потока блока струйных генераторов колебаний давления выполнены сменными.

Изобретение относится к бурению скважин. Цель - повышение эффективности ликвидации прихвата за счет обеспечения возможности создания дополнительных к поперечным вращательных колебаний колонны и одновременного регулируемого импульсного режима промывки скважины. Для этого на корпусе равномерно по окружности тангенциально расположены струйные насадки. Устройство имеет струйный генератор колебаний давления с индивидуальными равномерно расположенными по окружности входными, выход- ными каналами и каналами сброса давления. Каждый из выходных каналов гидравлически связан с одним из гибких исполнительных органов и одной из струйных насадок. Каждый из струйных генераторов колебаний давления блока имеет струйный переключатель потока, выполненный в виде камеры с каналом обратной связи, гидравлически связанным с выходным каналом струйного генератора колебаний давления и каналом управления с соплом. Последний ориентирован к каналу сброса давления струйного генератора колебаний давления. Устройство также имеет узел переключения потока, выполненный струйным в виде камеры с каналами обратной связи и каналами управления с соплами. Каждый из каналов обратной связи узла переключения потока гидравлически связан с одним из выходных каналов струйного генератора колебаний давления. Каждое сопло узла переключения потока ориентировано к одному из входных каналов струйного генератора колебаний давления. Комплексные воздействия поперечных колебаний колонны с ее вращатель- ным.движением и импульсной промывкой скважины повышают эффективность работы. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё 00 со ю Ј XJ

фиг.1

II 6

to.

Фиг. 2 Жидкость