Устройство для измерения утечек жидкости в бурильных колоннах Советский патент 1978 года по МПК E21B17/00 E21B21/00 

1

Изобретение относится к технике геологоразведочных работ и может быть использовано для измерения утечек промывочной жидкости в бурильных колоннах.

Известно устройство для определения утечек промывочной жидкости в бурильных колоннах, представляющее собой обычный колонковый набор, нижняя часть которого снабжена глухой пятой 1J.

Такое устройство имеет низкую производительность ввиду необходимости проведения дополнительных работ.

Известно также устройство для опрессовки бурильной колонны в скважине, включающее корнус, подвижпую втулку с центральным каналом, концентрически размещенную в корпусе, и щариковый клапан 2.

Это устройство не требует проведения дополнительных работ, но оно не позволяет производить замеры утечек при вращении бурильной колонны с приложенной к ней осевой нагрузкой из-за возможности прижога породоразрущающего инструмента.

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения утечек при вращении бурильной колонны с приложенной к ней осевой нагрузкой.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено полым штоком с радиальными отверстиями, размещенным в центральном канале втулки, причем втулка на наружной поверхности имеет шлицы для взаимодействия со щлицами, выполненными на внутренней поверхности корпуса, а в нижней части - резьбу для соединения со екважинным оборудованием.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство содержит корпус 1, внутри которого расположена втулка 2, верхняя утолщенная часть которой представляет поршень. Наружная боковая поверхность этого порщня имеет кольцевую канавку, в которой размещено пружинное кольцо 3. При верхнем положении втулки 2 пружина частично входит в проточку корпуса 1, препятствуя тем самым перемещению втулки в продольном направлении, т. е. выполняет роль фиксатора.

Нижние сопрягаемые поверхности корпуса 1 п втулки 2 имеют шлицевые выступы 4, которые препятствуют взаимному поворачиванию этих деталей. Между упорными буртами корпуса 1 и втулки 2 расположена пружина 5, обеспечивающая возврат втулки 2 в исходное положение, показанное на фиг. 1. Верхняя часть втулки имеет гнездо иод щариковый клапан 6, а нижняя - коническую резьбу 7, соответствующую внутренней резьбе 8 хвостовика 9. В центральном отверстии втулки 2

расположен шток 10, выполненный в виде полого стержня. Б верхней частн шток имеет утолш.енный поясок и боковые отверстия И.

Между обраш,енными друг к другу торцовыми поверхностями корпуса 1 и хвостовика 9 расположен подшипник 12, который в исходном положении устройства позволяет взаимно поворачивать эти смежные элементы. Навинченная на корпус 1 муфта 13 препятствует продольному перемеш,еиию хвостовика 9 и уплотияет соединение. Для соединения е бурильной колонной верхняя часть 14 муфты, входяи,ей в состав устройства, имеет внутреннюю резьбу. Соединепие устройства с колонковым набором осуш,ествляется с помош,ью наружной резьбы хвостовика 9.

Принцип действия устройства заключается в следуюшем.

Б исходном положении устройства шток запимает нижнее положение и не препятствует посадке шарикового клапана б в гнездо втулки 2. При ввинчивании втулки 2 в хвостовик 9 шток iO занимает верхнее полол-сение и поднимает шариковый клапан 6. При этом отверстия штока устанавливаются над втулкой 2, обеспечивая тем самым соединение надштоковой и подштоковой полостей устройства.

Б таком положении устройство навинчивают на колонковый набор. Компоновку, включаюш,ую колонковый набор и устройство, опускают в скважину на бурильной колоине и устаиавливают на забой. После этого в бурильную колонну иодают промывочную жидкость при давлении, равном давлению, которое имело место нрп бурении в предыдущем рейсе, и буровол1у снаряду сообш,ают враш,ение и осевую нагрузку. Б связи с тем, что канал бурильной колоииы перекрыт клапаном 6 устройства, расход подаваемой в бурильную колонну жидкости, определяемый с помош,ью расходомера, соответствует потерям промывочной жидкости в бурильной колонне. Таким же путем дополнительно замеряются утечки жидкости ири давлении в пределах ± 10 кгс/смчерез каждые 1-2 кгс/см-. Найденные значения потерь промывочной жидкости заппсывают в буровой журнал.

Перед началом бурения давление промывочиой жидкости в нагнетательной магиетрали насоса повышают до верхнего допустимого предела. В результате этого втулка 2, преодолевая сопротивление пружии 3 и 5, смещается вииз. В процессе вращеиия бурильной колонны резьба втулки 2 ввинчивается в резьбу 8 хвостовика 9, в результате этого шток 10 открывает клапан б, что обеспечивает поступление промывочной жидкости в колонковый набор. Ирц ввиичиваиии резьбы втулки 2 в резьбу 8 хвостовика 9 образуется соединение, позволяющее бурильной колонне нередавать крутящий момент на колонковый набор.

При устаиовлении режима промывки общий расход подаваемой в скважину жидкости определяют исходя из условия

QO QP + Qn

где QP - расход промывочной жидкости, рекомендованный соответствующими инструкциями для данных условий бурения;

Qn - потери промывочной жидкости в бурильной колонне при оиределенном давлении жидкости в нагнетательной магистрали насоса.

При изменении давления жидкости в нроцессе бурения вносят соответствующие поправки, используя данные, полученные при замерах утечек.

Перед повторным спуском в скважину устройство устапавливают в исходное положение путем поворачивания корпуса 1 относительно хвостовика 9 на пять-шесть оборотов с помощ,ью труборазворота.

При поворачивании влево втулка 2 отсоединяется от хвостовика 9 и за счет пружины 5 смещается в верхнее положеиие. При этом кольцевая пружина разжимается и обеспечивает фиксацию втулки в кориусе 1.

Пспользование предлагаемого устройства позволяет оперативно производить замеры потерь промывочной жидкости в бурильных колоннах при минимальных затратах времени. За счет установления оптимальных режимов промывки у.меньшен расход алмазов. Использование рациональных режимов промывки обеспечивает также повышение выхода керна при бурении в рудных и вмещающих толщах пород, уменьшает расход промывочной жидкости в скважинах, характеризующихся иоглощением ее. Кроме того, за счет предотвращения прижогов иородоразрушающего ииструмеита снижена аварийность.

В результате использования предлагаемого устройства повышается производительность буровых работ и сиижается их стоимость.

Формула и 3 о б р е т е и и я

Устройство для измерения утечек жидкости в бурильных колоинах, включающее корпус,

подвижиую втулку с центральным каналом и шариковый клаиаи, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности измереиия утечек при вращении бурильной колонны с ириложеиной к ней осевой нагрузкой, оно

снабжено нолым штоком с радиальиььми отверстиями, размещенным в центральном канале втулки, иричем втулка на наружной поверхности имеет шлицы для взаимодействия со шлицами, выполненными на внутренней

иоверхиости корпуса, а в иижней части - резьбу для соединения со скважинным оборудованием.

Петочиики информации, принятые во внимание ири экспертизе

1. Волков С. А. и др. Измерение утечки промывочной жидкости через соединение бурового снаряда. - «Разведка и охрана недр, 1975, „YO 4, с. 21-23. 2. Авторское свидетельство СССР №370334,

кл. Е 21В 17/00, 1971.

-э