Устройство для герметического вращательного бурения Советский патент 1938 года по МПК E21B33/06 

Известный способ бурения с утяжеленным глинистым раствором показал, что хотя утяжеленный глинистый раствор вполне удовлетворительно предохраняет скважину от выбросов, но все же обладает тем недостатком, что во время вскрытия продуктивного горизонта глинистый раствор проникает в пласт и закупоривает его, в результате чего очень сильно уменьшается дебит скважины. Вследствие этого во время вскрытия нефтяного горизонта бурильный раствор заменяется нефтью или чистой водой, и устье скважины оборудуется роторным превентором и двумя превенторами типа Шеффера, а на выкидной линии устанавливается игольчатый или простой штуцер.

Практика бурения с роторным превентором также показала, что изоляция шариковых подшипников роторного превентораот глинистого раствора представляет большие трудности, вследствие чего шариковые подшипники в превенторах часто разрушаются от попадания глинистого раствора с песком. Кроме того при роторном превенторе требуется иметь гладкую квадратную штангу и уплотнение ее тоже весьма затруднительно.

Помимо этих недостатков при известных роторных превенторах требуется устанавливать еш,е превенторы для подъема и спуска инструмента, когда добавляются трубы к бурильной колонне, и во время герметического бурения нормальные бурильные трубы должны быть заменены специальными безмуфтовыми трубами.

Предлагаемая настояш.им изобретением установка выгодно отличается от употребляемых для этой цели оборудований возможностью работать с обычными бурильными трубами, а, кроме того, надежна в работе вследствие отсутствия роторного превентора с шариковыми подшипниками.

Установка для герметического бурения, в основном, состоит из универсального превентора с ведущей втулкой и гидравлического регулятора.

На чертеже фиг. 1 представляет общий вид универсального превентора частично в продольном разрезе, фиг. 2 - вид того же превептора сверху, на фиг. 3 и 4 изображены продольный и поперечный разрезы ведущей втулки, .а на фиг. 5 - общая схема установки всего устройства, фиг. 6 изображает механизм дл. задавания буровых труб при бурении под давлением.

Универсальный превентор 24 (фиг. 1), служащий для герметизации устья скважины во время бурения, а также подъема и спуска инструмента, состоит из муфты 5, внутри нижнего конца которой нарезана резьба За под обсадную колонку. Верхний конец также имеет резьбу 36 под втулку 2. Во втулке 2 помещено резиновое кольцо 14, расположенное в соответствующих гнездах На, 146 и для жесткости снабженное внутри прокладочными стальными кольцами 15а. Внутренняя полость кольца / соединяется с гидравлическим регулятором 27 (фиг. 5) и всегда находится под давлением, превышающим таковое в скважине на 10 атм. Это избыточное давление заставляет кольцо 14 плотно прилегать к бурильной трубе или муфте ее, предохраняя таким образом выброс из скважины. В верхний конец цилиндрической втулки 2 входит на нарезке втулка /, внутри которой помещен бурильный паккер б. Наружная поверхность последнего выполнена конусообразной с углами 15 и 25°; а самый паккер установлен таким образом, что достигается самоуплотнение в скважине благодаря подвижному кольцу 5 и верхнему кольцу 4. Верхнее кольцо 4 удерживается плащками 9, связанными с эксцентриком 8. Поворотом рукоятки 7Р(фиг. 2) плашки могут перемещаться взад и вперед и, при крайнем своем положении, освобождают чашку 7, а следовательно, и конусное кольцо 4. В кольцевое пространство между бурильной трубой 26 и внутренней поверхностью чащки 7 закладываются стальные щарики 76, с целью сглаживания царапин на роликах 5- ведущей втулки25 (фиг. 3 и 4) после прохождения через нее рабочей штанги. Между отдельными частями универсального превентора, в целях предотвращения прохождения жидкости, поставлены щевронные уплотнения.

Установка универсального превентора пр нисходит следующим образом. После того, как устье скважины оборудовано обычными предохранительными превенторами 22 и 23 (фиг. 5),

к концу верхней обсадной трубы навинчивается муфта 3 универсального превентора (фиг. 1). Затем через ротор спускают инструмент и на тросе опускают за ушки остальную верхнюю часть превентора (без верхнего паккера) и муфта 3 навинчивается. Нижнее резиновое кольцо 14 при этом соединяется с гидравлическим регулятором 27 (фиг. 5). Верхний резиновый паккер 6 вместе с конусами направляющих колец 4 п5 (фиг. 1) спускают на круглой рабочей штанге в превентор, поворачивают щайбу с вырезами эксцентрика 8 и плашки 9 и тем удерживают чашку 7.

При подъеме и спуске инструмента полость нижнего резинового кольца М наполняется водой из гидравлического регулятора 27 (фиг. 5), производя таким образом необходимое уплотнение. После этого поворотом рукоятки 79 плащки 9 выводятся из вырезов эксцентрика 8, к с муфты / может быть снят верхний паккер 6 вместе с направляющими конусообразными втулкой 4 и кольцом 5.

Известное до сих пор применение квадратной рабочей щтанги при герметическом бурении осложняет оборудование на устье скважины, так как при этом необходим роторный превентор для уплотнения квадратной рабочей штанги и превентор для герметизации устья скважины во время подъема и спуска инструмента. В больщинстве случаев уплотнение рабочей квадратной штанги и шариковых подшипников получается недостаточным, применение же круглой рабочей штанги значительно упрощает оборудование для герметического бурения, и, кроме того, во время работы получается надежная- герметизация устьев скважины. Для вращения круглой рабочей штанги, согласно настоящему изобретению, предлагается специальная ведущая втулка 25, которая представляет собой корпус 57 (фиг. 3) с тремя плашками 55 внутри. В каждую плашку вставлены шесть вогнутых роликов 54. Ролики выполнены из закаленной стали и дают возможность круглой рабочей щтанге двигаться вверх и вниз, не препятствуя ее вращению. Корпус 57 выполнен

эксцентричным и потому, при вращении втулки 25 по часовой стрелке, плашки 65 зажимают круглую рабочую штангу и увлекают ее за собой, не давая ей возможности вращаться ив то же время не препятствуя поступательному движению ее. Ведущая втулка 25 приводится в движение ротором 25а и своей квадратной частью устанавливается вместо вкладыша на роторе 25а (фиг. 5). Все три плашки 55 при помощи кольца 52 связаны между собой и под действием пружины 57 постоянно прилегают к круг.лой рабочей штанге.

Полость резинового кольца J4 универсального превентора 24 (фиг. 1) соединяется с гидравлическим регулятором 27 (фиг. 5), чем достигается использование давления в скважине для создания уплотнения в превенторе. Гидравлический регулятор 27 представляет собой два цилиндра 7/ и 72 (фиг. 5) из толстостенных бурильных труб, сидящих на общей раме. Правый цилиндр 72 с помощью толстостенной трубы соединяется со скважиной, а левый 7/ соединен такой же трубкой с паккером универсального превентора 24 (фиг. 5). Жидкость из скважины под давлением проходит по подводящей трубке в полость правого цилиндра 72 и производит давление на поршень 72а, последний, передвигаясь влево, производит другим поршнем 7/а давление на жидкость, в свою очередь передающую его резиновому кольцу 74 в превенторе 24. Это давление увеличивается грузом g, который производит постоянное натяжение траверзы 74 на щтоке 73 и увеличивает давление жидкости из скважины. Величина избыточного давления зависит от величины груза.

Предлагаемое устройство может применяться также и для бурения под давлением, когда пластовое давление превышает гидростатическое, создаваемое столбом утяжеленного глинистого раствора; в этом случае устье скважины герметизируется универсальным превентором 24 (фиг. 1), давление в котором создается гидравлическим регулятором 27(фиг. 5 и 7), а круглая рабочая штанга 26 вращается ведушей втулкой 25 на роторе 25а (фиг. 3, 5).

В отличие от герметического бурения при бурении под давлением требуется применение механизма для задавливания и осаживания бурильных и обсадных труб в то время,когда давление в скважине превышает вес бурильной и обсадной колонны. Поэтому устройство, согласно изобретению, включает механизм для задавливания и осаживания бурильных и обсадных труб, состояший из подвижного проталкивателя J/ (фиг. 6) с трубодержалем52, установленным на роторе, и системы блоков с контргрузом 5, приводимых от двухскоростной лебедки 55.

Подвижной проталкиватель 57 представляет собой коромысло с плашками, на концах которого имеются приливы, предназначенные для закрепления концов стального каната 55 и для подвеса роликовых блоков 55 и 39. Канат 55 проходит через ролики 36 и 57 и связывается контргрузом 34.

Трубодержатель 52 служит для временного удержания труб в то время, когда устанавливается подвижной проталкиватель 5/,

Предмет изобретения.

1.Устройство для герметического вращательного бурения с использованием превентора, отличающееся тем, что, с целью использования имеющегося в скважине давления для уплотнения, полость резинового кольца f4 соединена через гидравлический регулятор 27 со скважиной.

2.Форма- выполнения устройства по п. I, отличающаяся тем, что гидравлический регулятор 27 состоит из двух цилиндров 77, 72 с общим поршневым штоком 75, находящимся под воздействием, помимо давления в скважине, дополнительного груза q.

3.В устройстве по п. 1 применение, с целью возможности использования круглых штанг, зажимного патрона с роликовыми плашками 55, находяп.имися под воздействием кулачковой муфты.

4.В устройстве по п. 1 применение для задавливания буровых труб системы полиспастов.

к авторскому сврхдетельству Э. X. Мехтиева

№ 53384

-,ФИГ

« 5