Устройство для промывки поглощающихСКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК E21B21/00 

1

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для их промывки при поглощении промывочной жидкости с использованием для этой цели воды находящегося в скважине водоносного горизонта, при отсутствии водоносного горизонта - столба воды находящегося в скважине ниже места поглощения; а также может быть использовано для увеличения процента выхода керна, вскрытия продуктивных горизонтов с местной промывкой забоя.

Известен погружной порщневой насос конструкции .СГИ приводимый в действие в скважине от гидравлического порщневого двигателя 1. Работа насоса осуществляется следующим образом: рабочая жидкость поступает от бурового насоса в двигатель погруженного насоса по бурильным трубам, затем по внутренней трубе двойной колонны, между наружной трубой которой и колонной обсадных труб установлен сальник-сваб. После привода в действие гидродвигателя рабочая жидкость по кольцевому зазору между бурильной колонной и обсадными трубами (выще сальника-сваба) возвращается на поверхность.

Недостатками этого насоса являются: большой наружный диаметр, вследствие чего его невозможно применить при алмазном бурении; необходимость монтажа двойной колонны и установки сальника-сваба; обязательное наличие колонны обсадных труб; а так же частичная потеря промывочной жидкости через сальник-сваб.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для промывки поглощающих скважин, содержащее встроенный в колонну бурильных труб глубинный насос в виде рабочей камеры и гидроцилиндра с впускными и выпускными кдапанами и подпружиненным поршнем со щтоком, верхний конец которого расположен в рабочей камере, и гидравлический привод глубинного насоса, включающий буровой насос с пульсатором 2.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При помощи пульсатора с механическим

приводом колонна бурильных труб периодически сообщается с буровым насосом. При нагнетаний воды в бурильные трубы, порщень глубинного насоса движется вниз, сжимая пружину и вытесняя промывочную жидкость из нижней части цилиндра, через выпускной клапан в затрубное пространство. Когда при помощи пульсатора буровой насос направл-яет рабочую жидкость в циркуляционную систему, происходит снятие давления с поршня. Поршень под действием пружины возврашается в исходное положение, вытесняя воду через второй выпускной клапан в затрубное пространство. В это же время вода с забоя поступает в цилиндр насоса. Далее цикл повторяется, т.е. происходит пульсационная (периодическая) промывка забоя скважины. Недостатками прототипа являются: пульсационное (одинарное) действие насоса (при движении поршня вниз промывка забоя скважины отсутствует, а поэтому насос невозможно применить при алмазном бурении)-, одностороннее действие насоса (только обратная промывка); отсутствие напора при промывке забоя скважины, в связи с чем возникает опасность зашламования или прижога буровой коронки; невозможно применение насоса при проходке пластичных вязких пород; а также невозможно осуществить циркуляцию жидкости на значительном расстоянии от забоя (при наличии большого столба жидкости от забоя до статического уровня). Целью настояшего изобретения является создание непрерывной промывки и повышение напора глубинного насоса. Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено рабочим поршнем, расположенным в рабочей камере и жестко связанным со штоком, а пульсатор выполнен в виде предохранительного , причем, надпоршневая и подпоршневая полости гидроцилиндра и полость под рабочим поршнем сообщаются через впускные клапаны со скважинным пространством и через выпускные клапаны - с каналом нижерасположенных бурильных труб, а полость над рабочим поршнем гидравлически сообщается с каналом вышерасположенных бурильных труб. На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - верхняячасть глубинного насоса в разрезе; на фиг. 3 - нижняя часть глубинного насоса в разрезе; на фиг. 4 - разрез А-А фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б фиг. 3; на фиг. 6 - разрез В-В фиг. 3; на фиг. 7 - продольный разрез верхней части пульсатора; на фиг. 8 - продольный разрез нижней части пульсатора. Устройство включает колонну бурильных труб 1, в которую встроен глубинный насос 2, буровой насос 3 с пульсатором 4 и емкость 5 для рабочей жидкости. Буровой насос 3 трубопроводом 6 связан с вертлюгом-сальником 7, установленным на верхнем конце колонны бурильных труб 1, а через трехходовой кран 8 и пульсатор 4 с емкостью 5. В случае бурения с отбором керна к колонне бурильных труб 1 подсоединяется колонковый снаряд 9. Трубопровод 6 имеет также сбросную линию 10, которая подсоединяется к нему через трехходовой кран 11. Колонна бурильных труб 1 с глубинным насосом 2 и снарядом 9 погружается в скважину 12, заполненную пластовой жидкостью 13. Глубинный насос 2 содержит корпус 14, внутри которого имеются гидроцилиндр 15 с поршнем 16 и рабочая камера 17 с рабочим поршнем 18. Рабочий поршень 18 и поршень 16 гидроцилиндра 15 жестко соединены между собой штоком 19, который уплотнен в корпусе 14 с помощью уплотнения 20. Поршень 16 подпружинен относительно гидроцилиндра 15 с помощью пружины 21. В корпусе 14 имеются обособленные каналы 22 и 23, которые впускными клапанами 24 и 25 сообщаются со скважиной 12 и выпускными клапанами 26 и 27 с нижнерасположенной колонной бурильных труб 1. В гидроцилиндре 15 выполнены окна 28 и 29, сообщающие подпоршневую и надпоршневую полости гидроцилиндра 15 с каналами 22 и 23 соответственно. Подпоршневая полость рабочей камеры 17 сообщается с каналом 22 через окно 30, а надпоршневая полость рабочей камеры каналом 31 сообщается каналом 32 с вышерасположенными бурильными трубами 1. Клапаны 24, 25, 26 и 27 выполнены таким образом, что позволяют простой перестановкой их на 180° переходить с прямой промывки на обратную. Пульсатор 4 состоит из корпуса 33, соединенного с нижним 34 и верхним 35 переходниками. Внутри корпуса 33 имеется клапан 36 с пропускным каналом 37, перекрываемым полым штоком 38. Полый шток 38 Лодпружинен пружиной 39 относительно верхнего переходника 35, а клапан 36 подпружинен относительно корпуса 33 пружиной 40. Полый шток 38 с внешней стороны герметизирован манжетой 41. Работает устройство промывки поглощающих скважин следующим образом. Буровой насос 3, засасывая воду из емкости 5 нагнетает ее по трубопроводу 6, вертлюг-сальнику 7, колонне бурильных труб 1 в глубинный насос 2. Нагнетаемая в полость над рабочим поршнем 18 вода заставляет поршни 18 и 16 перемещаться вниз, сжимая пружину 21. При этом вода, находящаяся в полостях под поршнями 16 и 18, вытесняется через окна 28 и 30, каналы 22, открытый выпускной клапан 26 в нижележащие бурильные трубы, а затем в колонковый снаряд 9. Впускной клапан 24 закрыт, происходит нагнетание. Одновременно в полости над поршнем 16 создается разряжение и туда через впускной клапан 25, канал 23 окна 29 поступает вода из скважины 12. Выпускной клапан 27 закрыт, происходит всасывание. Когда поршни 16 и 18, сжав пружину 21, прекратят движение вниз, происходит гидравлический удар, под действием которого открывается клапан 36 пульсатора 4 гидроударного действия, сжимая при этом пружины 39 и 40 и открывая свободный выход вод в емкость 5. Давление внутри колонны бурильных труб падает, под действием пружины 21 поршни 16 и 18 глубинного насоса начинают перемеш,аться вверх, при этом вода, находящаяся в полости над поршнем 16 вытесняется через окно 29, канал 23, открытый выпускной клапан 27 в нижележащую бурильных труб 1, а затем в колонковый снаряд 9. Впускной клапан 25 закрыт, происходит нагнетание. Одновременно в полостях под поршнями 16 и 18 создается разряжение и происходит всасывание, выпускной клапан 26 закрыт, впускной клапан 24 открыт и вода из скважины 12 через канал 22 и окна 28 и 30 поступает в полости под поршнями 16 и 18. После падения давления в колонне бурильных труб (выше глубинного насоса) и обвязке бурового насоса, клапан 36 пульсатора 4 под действием пружин 39 и 40 закрывается, давление возрастает и поршни 16 и.18 глубинного насоса 2 опять начинают двигаться вниз, т.е. цикл повторяется При описанной выше работе глубинного насоса происходит прямая, беспрерывная промывка скважины под напором, равным напору бурового насоса. Ввиду того, что глубинный насос расположен на значительном расстоянии от забоя скважины он засасывает чистую воду (без шлама), поэтому износ его деталей значительно ниже, чем в прототипе, кроме того, бурение скважины ниже места расположения глубинного насоса можно производить не только диаметром 76 мм, но и самыми малыми, чем обеспечивается дополнительный экономический эффект. Если в целях повышения процента выхода керна необходимо применить обратную промывку скважины, глубинный насос размещают непосредственно над колонковым снарядом, а клапаны 24, 25, 26, 27 перестанавливают на 180°. Принцип работы устройства при обратной промывке аналогичен описанному выше с той лишь разницей, что всасывание воды происходит из колонковой трубы, нагнетание - в кольцевой зазор между стенкой скважины и бурильными трубами. В обвязку бурового насоса входят два трехходовых крана 8 и 11, один из которых (кран 8) позволяет отключать пульсатор 4 и производить бурение без применения глубинного насоса, а второй (кран 11) служит для свободного сбора воды в емкость 5, а также для регулировки производительности бурового насоса, а следовательно и глубинного насоса. Формула изобретения Устройство для промывки поглошаюшихскважин, содержашее встроенный в колонку бурильных труб глубинный насос в виде рабочей камеры и гидроцилиндра с впускными и выпускными клапанами и подпружиненным поршнем со штоком, верхний конец которого расположен в рабочей камере, и гидравлический привод глубинного насоса, включающий буровой насос с пульсатором, отличающееся тем, что, с целью создания непрерывной промывки и повышения напора глубинного насоса, оно снабжено рабочим поршнем, расположенным в рабочей камере и жестко связанным со штоком, а пульсатор выполнен в виде предохранительного клапана, причем, надпоршневая и подпоршневая полости гидроцилиндра и полость под рабочим поршнем сообщаются через впускные клапаны со скважинным пространством и через выпускные клапаны - с каналом нижерасположенных бурильных труб, а полость над рабочим поршнем гидравлически сообщается с каналом вышерасположенных бурильных труб. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 150803, кл. Е 21 В 21/00, 15.01.62. 2.Авторское свидетельство СССР № 126826, кл. Е 21 В 21/00, 17.06.59.

Ik

Фи2.2