SU1452937A1 - Тампонажное устройство - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к бурению скважин. -Цель изобретени  - повышение надежности и долговечности устройства при работе в услови х измен ющегос  перепада давлени  на плоском затворе. Дл  зтого устройство содержит корпус 1 с осевым каналом и сливными окнами 2, пакер с упругими уплотнительными элементами 18, контейнер с поршнем 3 и тампонажным материалом в рабочей полости 5, пуль

Description

. Фиг.;

сатор. Пульсатор состо т из верхнего 6 и промежуточного 8 переходников , приемного сопла 9 на нижнем переходнике 7, ротора 11 с питающими соплами 12 и плоским затвором 14 с окном 15, имеющим такой же эксцентриситет относительно оси устройства, что и сопла 9 и 12, и дли у, равную рассто нию между соплами 12, Затвор 14 установлен с возможностью вращени  относительно сопла 9, закреплен в корпусе 1 с зазором относительно ротора 11:h h +У ,где h - величина регулировочного кольца 32;hp - зазор между корпусом 1, переходником 8 без кольца 32i 8 - 0-0,2 мм - заданный зазор между соплами 12 и затвором 14, Окна 2 имеют затвор в виде золотника 33, зафиксированного

в корпусе 1 с возможностью осевого перемещени  и св занного через двухступенчатый шток 30 и гибкую св зь 37 с поршнем 3, Устройство опускают в скважину к зоне тампонировани , с опорой на забой перекрывают ствол скважины элементами 18, включают вращение и буровой насос. Ротор 11 вращаетс , сопла 12 периодически сообщаютс  с окном 15, фирмиру  напорную струю, котора  при совмещении conh 12 и 9 создает импульс давлени , передаваемый через поршень 3 на материал. Поршень 3 в нижнем положении через св зь 37 золотником 33 перекрывает окна 2, давление в колонне труб возрастает, что служит сигналом об окончании тампонировани . 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1

Изобретение относитс  к бурению скважин, в частности к устройствам дл  их тампонировани .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и долговечности устройства при работе в услови х измен ющегос  перепада давлени  на плоском затворе, а также обеспечение возможности регулировани  работы пульсатора.

На фиг. 1 изображено тампонажное устройство, общий вид; на фиг. 2 - нижн   часть устройства; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1-, на фиг. 4 - пульсатор (фрагмент) с видоизмененным золотниковым затвором сливных окон.

Тампонажное устройство содержит корпус 1 с осевым каналом и сливными окнами 2, размещенный в корпусе 1 под сливными окнами 2 контейнер, содержащий поршень 3, раздел ющий внутренний объем контейнера на над- поршенвую гидравлическую полость 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным раствором, пульсатор, содержащий верхний 6, нижний 7 и промежуточный 8 переходники, последний из которых соединен с корпусом 1, и размещенные в осевом канале корпуса 1 приемное сопло 9, установленное на переходнике 7 и сообщающеес 

каналом 10 в переходнике 7 с надпорш- невой полостью 4 контейнера, ротор 11 с питаюш ми соплами 12, соединенный переходником 13 с верхним переходником 6 с возможностью вращени  относительно приемного сопла 9, и взаимодействующий с питающими соплами 12 плоский затвор 14 с окном 15 в зоне приемного сопла 9, установленный в осевом канале корпуса 1 над сливными окнами 2„ Сопла 9 и 12 выполнены с равным сжсцентриситетом относительно оси устройства. При

5 этом сопла 12 размещены в роторе 11 по окружности на равном рассто нии друг от друга (фиг. 3), а окно 15 в затворе 14 выполнено на той же окружности , причем его длина равна длине дуги между соседними питающими соплами 12. К нижнему концу корпуса 1 крепитс  пакер, содержащий верхний переходник 16, патрубок 17 с надетым на него набором упругих уплотнитель- ных элементов 18 и разделительных колец 19 и шпонкой 20 и подвижный относительно патрубка 17 нижний переходник 21 с осевым пазом 22, в который входит шпонка 20. На нижний

0 переходник 21 наворачиваетс  переходник 23, имеющий осевое отверстие, закрытое пробкой 24 (например, из дерева ). К переходнику 23 крепитс  пат0

5

рубок 25 с окнами 26 дл  выхода там- понажного раствора в скважину, который с помощью ниппел  27 соедин етс  с опорной трубой 28. Дл  разобщени  вращающихс  сопл 12 и неподвижного сопла 9 между переходниками 6 и 8 установлен подшипник 29, а на конце опорной трубы 28 - бурова  коронка 30.

В верхнем конце корпуса 1 выполнена цилиндрическа  проточка с образованием кольцевого опорного уступа а плоский затвор 14 установлен в указанной проточке с опорой на ее кольцевой уступ и закреплен относительно корпуса 1, например, винтами 31, При этом плоский затвор 14 установлен с образованием заданного зазора между ним и торцом ротора 11, величина которого настраиваетс  регулировочным кольцом 32, установленным в стыке между корпусом 1 и промежуточным переходником 8. Высоту h регулировочного кольца 32 при изготовлении и ремонте устройства определ ют по формуле h h + о где hg - зазор между переходником 8 и корпусом 1, замер емый в их внешнем стыке в пульсаторе, собранном без регулировочного кольца (при сборке все резьбовые соединени  пульсатора зат гиваютс  до упора, а пе- реходник 8 вворачивают в корпус 1 до упора свободного торца ротора 11 в плоск нй затвор 14, дл  исключени  люфтов в узле подшипника 29 в процессе сборки переходник 6 с помощью зажимного приспособлени  прижимают осевым усилием к переходнику 8)J S - заданный (настраиваемый) зазор между торцом ротора 11 с питающими соплами 12 и затвором 14, величина которого выбираетс  не более 0-0,2 м ( при изменении величины зазора о в указанных пределах величина утечек рабочей жидкости через него не превышает допустимого минимального уровн , не отражающегос  на зффек- тивности и надежности работы устройства ) .

После определени  величины высоты h изготавливают регулировочное кольцо 32 с данной высотой и устанавливают его на место между переходником В и корпусом 1 (фиг. 1), что обеспечивает образование заданного минимального фиксированного зазора

А52937

- , , м

д10

О между торцом ротора 11 и затвором 14 в собранном положении устройства.

Устройство снабжено затвором сливных окон 2, выполненным в виде цилиндрического золотника 33 с отверсти ми 34 дл  прохода промьшочной жидкости, размещенного в осевом канале корпуса 1 над сливными окнами 2 с возможностью их частичного или полного перекрыти  в конце рабочего хода поршн  3. Золотник 33 фиксируетс  в корпусе в исходном положении пружиной 35 и соединен с поршнем Т5 двухступенчатым штоком 36 и гибкой св зью 37. Величина перекрыти  сливных окон 2 золотником 33 определ етс  величиной начального рассто ни  между нижним упорным торцом верхней 2д ступени штока 36 и переходником 7, котора  регулируетс  изменением положени  регулировочной гайки 38 на штоке 36.

Золотник, 33 (фиг. 4) выполен с 25 боковыми отверсти ми 39 дл  прохода промывочной жидкости, расположенным в исходном положении соосно со сливными окнами 2. В нижней части золотника 33 выполнено отверстие, в которое входит приемное сопло 9, фиксирующее золотник 33 от проворачивани  вокруг его оси, за счет чего фиксируетс  соосное положение отверстий 39 и 2.

Тампонажное устройство работает . следующим образом.

После заправки рабочей полости 5 контейнера тампонажным раствором устройство опускают в скважину к зоне тампонировани , расположенной над естественным или искусственным забоем. По достижении забо  устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием указан- ног о усили  упругие элементы 18 па- кера сжимаютс , увеличива сь в диаметре , а патрубок 17 перемещаетс  вниз относительно переходника 21. Величина осевого усили , передаваемого по буровой колонне на устройство , должна быть достаточной дл  .полного перекрыти  упругими элементами 18 ствола скважины вьш1е тампонируемого интервала. После изол ции темпонируемого интервала пакером привод т во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с указанной колонной. При этом ротор

30

35

40

45

50

55

11С питающими соплами 12 получает вращение от переходника 6, соединенного с буровой колонной, а промьшоч на  жидкость поступает из буровой колонны в осевой канал переходника

6 и далее к питающим соплам 12. В процессе вращени  ротора 11 каждое из питающих сопл 12 периодически (при каждом обороте ротора 11) сообщаетс  с окном 15 плоского затвора 14, При этом на выходе свободного (не перекрытого затвором 14) сопла

12формируетс  напорна  стру , котора  -при совмещении сопл 12 и 9 формирует в последнем рабочий им- аульс давлени , который заканчиваетс  в момент расхождени  указанных сопл. При совмещении с приемным соплом 9 следующего питающего сопла 12 в нем формируетс  очередной импульс давлени . В результате на выходе приемного сопла 9 в отвод щем канале 10 пульсатора формируетс  пульсирующее давление с частотой, равной частоте вращени  ротора 11, умноженной на число питающих сопл 12, выполненных в указанном роторе. Рабоча  жидкость, не попадающа  в приемное сопло 9, сливаетс  через отверс ти  34 (фиг. 1) в золотнике 33 (через отверсти  39, фиг. 4) и сливные окна 2 в затрубное пространство сква

жины.

Формируемые в выходном канале 10 пульсатора импульсы давлени  передаютс  в надпоршневую полость 4 контейнера и через поршень 3 - в рабочу полость 5 контейне-ра. Под воздейст- ;вием пульсирующего давлени  со стороны полости 5 пробка 24 выходит из переходника 23 и опускаетс  ,в ниппель 27, открыва  выход тампонажного раствора из контейнера в скважину, после чего поршень 3 под воздействием пульсирующего давлени  со стороны полости 4 вытесн ет тампонажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через осевой канал пакера и окна 26 патрубка 25 в пространство между стенками ствола скважины и опорной трубой 28. После заполнени  указанного пространства тампонажный раствор в результате воздействи  на него импульсного давлени  со стороны поршн  3 проникает в трещины, поры и каверны , сообщающиес  со стенками ствола скважины.

1452937

0

5

о

При подходе к своему крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью троса 37 перемещает золотник 33 вниз до упора нижнего торца верхней ступени штока 36 в переходник 7. Перемещение золотника 33 сопровождаетс  перекрытием им сливных окон 2 в корпусе 1, в результате чего возрастает давление в осевом канале корпуса 1 и соответственно в соплах 12 и подво- осевом канале переходника 6. Указанный рост давлени  служит информационным сигналом об окончании работы устройства, который передаетс  по столбу жидкости, заполн ющей буровую колонну, к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, опове- 0 щающий бурового мастера об окончании работы устройства. После получени  указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей Ж1здкости прекращают , а тампонажное устройство плавно 5 отрывают от забо  и поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил затвор сливных окон и детали пакера возвращаютс  в исходное положение.

Claims (3)

1. Тампонажное устройство, включающее корпус с осевым каналом и

2g сливными окнами, размещенный под сливными, окнами контейнер с поршнем раздел юшлм его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, пульса40 тор, содержащий верхний и промежуточный переходник, последний из которых соединен с корпусом, и размещенные внутри осевого канала корпуса приемное сопло, сообщающеес  с надпоршне45 вой полостью контейнера, питающие сопла, соединенные с верхним переходником с возможностью вращени  относительно приемного сопла, и взаимодействующий с питаюш;ими соплами плоский затвор, установленный в осевом канале корпуса над сливными окнами , отличающе- ес  тем, что, с целью повышени  надежности и долговечности устройства при работе

cjg в услови х измен ющегос  перепада давлени  на плоском затворе, оно снабжено подпружиненными относительно корпуса затвором сливных , св занным гибкой св зью с порошем и

50

7

размещенным в осевом канале корпуса с возможностью перекрыти  сливных окон в конце рабочего хода поршн , при этом в верхнем конце корпуса выполнена цилиндрическа  проточка с уступом, а плоский затвор установлен в указанной проточке с опорой на уступ и закреплен относительно корпуса .

2.Устройство по п. 1, о т л и - чающеес  тем, что плоский

затвор установлен с зазором между ним и питающими соплами, величина кото- рого не более 0,2 мм.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о т - личающеес  тем, что, с

28

X

8

целью обеспечени  возможности регулировани  работы пульсатора, оно снабжено регулировочным кольцом, установленным в стыке между корпусом и промежуточным переходником, при этом высота регулировочного кольца определ етс  выражением

10

h Ьд -н 5,

высота регулировочного кольца;

зазор в стыке между корпусом и промежуточным переходником без регулировочного кольца; зазор между плоским затвором и питающими соплами.

А А

14

фив. З

Редактор О.Головач

Составитель А.Кондратенков

Техред Л.Олийнык Корректор В.Бут га

Заказ 7142/22

Тираж 514

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретенн м и открыти м при ГКИТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,

Подписное