Тампонажное устройство

 

Изобретение относится к бурению скважин. Цель изобретения - повышение надежности и долговечности. Устройство содержит контейнер 1 с поршнем /П/ 3, разделяющим последний на надпоршневую полость /НП/ 4 и рабочую полость 5, заполненную тампонажным материалом, и пульсатор. Последний содержит корпус 8 с осевым каналом и сливными окнами 9, верхний переходник 10 с подводящим каналом 11, нижний переходник /НП/ 12, питающее 13 и приемное 14 сопла и дисковый дефлектор 15. Переходник 10 установлен с возможностью вращения относительно корпуса 8. С корпусом 8 и контейнером 1 соединен НП 4. Сопло 13 имеет обойму 17, установленную в корпусе 8, и гидравлически связано с каналом 11. Сопло 14 установлено в НП 12 и гидравлически связано с НП 4. Дефлектор 15 размещен между соплами 13 и 14 и жестко связан с переходником 10. Обойма 17 закреплена центральной перемычкой 18 относительно НП 12. Обойма 17, НП 12 имеют сквозной перепускной канал 31, гидравлически связанный с каналом 11. На НП 12 имеется цилиндрический осевой выступ 27 со стороны НП 4. В выступе 17 выполнены радиальные отверстия 30, гидравлически связанные с каналом 31. Устройство снабжено сигнализатором окончания рабочего кода П 3, выполненного в виде гильзы 28, установленной на выступе 27 с возможностью перекрытия отверстий 30 и подпружиненной относительно НП 12. Гильза 28 соединена гибкой связью с П 3. Устройство опускают в скважину, приводят во вращение буровую колонну и включают буровой насос. Пульсатор формирует импульсное давление, которое передается на П 3 и материал вытесняет его. В конце хода П 3 через связь перемещает гильзу 28. Отверстия 30 открываются и промывочная жижкость поступает в НП 4 и далее навстречу потоку из сопла 14. 2 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для их тампонирования.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности устройства.

На фиг.1 и фиг.2 изображено тампонажное устройство.

Оно включает трубчатый контейнер 1 с пробкой 2 на нижнем конце и поршнем 3, разделяющим внутренний объем контейнера на надпоршневую 4 и рабочую 5 полости, последняя из которых заполнена тампонажным раствором, опорную трубу 6 со сливными отверстиями 7 на верхнем конце, соединенном с нижним концом контейнера 1, и установленный над контейнером пульсатор, содержащий корпус 8 с осевым каналом и сливными окнами 9, верхний переходник 10 с подводящим каналом 11, установленный с возможностью вращения относительно оси корпуса 8, нижний переходник 12, соединяющий корпус 8 с контейнером 1, питающее 13 и приемное 14 сопла, размещенные в осевом канале корпуса 8 эксцентрично относительно его оси, соосно друг с другом и гидравлически связанные соответственно с каналом 11 и полостью 4, и дефлектор 15, выполненный в виде диска с отверстиями 16, размещенного в корпусе 8 между питающим 13 и приемным 14 соплами. Питающее сопло 13 имеет обойму 17, закрепленную центральной перемычкой 18 относительно нижнего переходника 12. Приемное сопло 14 установлено в последнем. Дефлектор 15 выполнен с осевым отверстием, через которое проходит перемычка 18, и соединен патрубком 19 с верхним переходником 10 с возможностью их совместного вращения. Обойма 17 размещена в патрубке 19 и снабжена в верхней части патрубком 20 и уплотнением 21, поджатым пружиной 22. Отверстия 16 в дефлекторе 15 расположены эксцентрично относительно его оси с эксцентриситетом, равным эксцентриситету сопел 13 и 14. Устройство снабжено пакером, выполненным, например, в виде набора упругих уплотнительных элементов 23 и разделительных колец 24. Для разобщения вращающихся и неподвижных деталей между верхним переходником 10 и корпусом 8 установлен подшипник 25, пакер выполнен с возможностью исключения взаимного проворачивания его подвижных и неподвижных частей (например, за счет применения в его конструкции шпоночного или шлицевого соединения деталей), а на конце опорной трубы 6 установлена буровая коронка 26, препятствующая вращению опорной трубы относительно забоя скважины.

Устройство снабжено сигнализатором окончания рабочего хода поршня 3, содержащим неподвижный цилиндрический золотник, выполненный в виде цилиндрического выступа 27 нижнего переходника 12 со стороны надпоршневой полости 4 соосно с осью устройства, и подвижную цилиндрическую гильзу 28, установленную на выступе 27 с возможностью осевого перемещения относительно него и соединенную гибкой связью 29 с рабочим поршнем 3. В выступе 27 выполнены радиальные отверстия 30, перекрытые гильзой 28 и соединенные с подводящим каналом 11 посредством сквозного осевого перепускного канала 31, выполненного в обойме 17, перемычке 18 и нижнем переходнике 12, а в гильзе 28 установлено уплотнение 32, расположенное выше отверстий 30, и уплотнение 33, расположенное ниже указанных отверстий. Гильза 28 прижимается верхним торцом к переходнику 12 с помощью пружины 34, нижний конец которой опирается на буртик 35, выполненный на выступе 27. В гильзе 28 выполнено отверстие - суфлер 36, соединяющее пружинную полость гильзы с полостью 4.

Тампонажное устройство работает следующим образом. После заправки рабочей полости 5 контейнера 1 тампонажным раствором устройство опускают в скважину к зоне тампонирования, расположенной над естественным или искусственным забоем. По достижении забоя устройство нагружают осевым усилием с опорой на забой. Под действием указанного усилия упругие элементы 23 пакера сжимаются и перекрывают ствол скважины над тампонируемым интервалом, после чего приводят во вращение буровую колонну, на которой подвешено устройство, и включают буровой насос, соединенный с буровой колонной. При этом дефлектор 15 приводится во вращение от верхнего переходника 10, соединенного с буровой колонной, а промывочная жидкость поступает по буровой колонне к подводящему каналу 11 и из него к питающему соплу 13, на выходе которого формируется напорная струя. В процессе вращения дефлектора 15 ось каждого из его отверстий 16 периодически (при каждом обороте дефлектора) сходится и расходится с общей осью сопел 13 и 14. При схождении оси отверстия 16 с осью сопел 13 и 14, напорная струя, формируемая соплом 13, попадает в торцовое отверстие приемного сопла 14, вызывая в нем импульсное повышение давления, а при расхождении оси отверстия 16 и оси сопел 13 и 14 дефлектор 15 перерезает напорную струю, перекрывая ее доступ к приемному соплу 14, и вызывая тем самым импульсное падение давления в сопле 14. При схождении с осью сопел 13 и 14 оси следующего отверстия 16 дефлектора 15 в приемном сопле 14 формируется очередной импульс давления. В результате на выходе приемного сопла 14 формируется пульсирующее давление, частота которого равна произведению частоты вращения дефлектора 15 и числа отверстий 16 в нем. Вырабатываемое пульсатором пульсирующее давление передается в надпоршневую полость 4 контейнера и через поршень 3 воздействует на тампонажный раствор, находящийся в рабочей полости 5. Под воздействием пульсирующего давления со стороны тампонажного раствора пробка 2 выбивается из нижнего отверстия контейнера 1, после чего поршень 3, на который действует пульсирующее давление со стороны надпоршневой полости 4, вытесняет тампонажный раствор из рабочей полости 5 контейнера через сливные отверстия 7 в тампонируемую зону скважины. Промывочная жидкость, не попадающая в приемное сопло 14 в периоды, когда напорная струя перерезается дефлектором 15, сливается из сопловой полости корпуса 8 в затрубное пространство скважины через сливные окна 9.

При подходе к крайнему нижнему положению поршень 3 с помощью гибкой связи 29 перемещает гильзу 28 вниз относительно выступа 27, сжимая пружину 34. При этом открываются отверстия 30, и промывочная жидкость через перепускной канал 31 перетекает из подводящего канала 11 в надпоршневую полость 4, откуда сливается через приемное сопло 14 и сливные окна 9 в затрубное пространство скважины, что сопровождается падением давления в подводящем канале 11. Причем жидкость, сливаемая через приемное сопло 14, образует в сопловой камере вторую напорную струю, направленную навстречу основной струе, формируемой питающим соплом 13. Обе струи в результате их встречного соударения теряют свою энергию в месте встречи - в сопловой камере пульсатора, в связи с чем после открытия перепускного канала 31 формирование импульсов давления в надпоршневой полости 4 контейнера прекращается, благодаря чему исключается воздействие импульсного давления на поршень 3 и, соответственно, воздействие импульсного усилия со стороны поршня 3 на гибкую связь 29, что исключает разрыв последней. В соответствии с расчетными данными давление в подводящем канале 11 при смещении гидрозатвора в нижнее положение понижается в 1,5-2 раза в сравнении с начальным значением. Понижение давления в подводящем канале сопровождается понижением давления по всему столбу промывочной жидкости, заполняющей буровую колонну, и в конечном итоге передается к поверхностному сигнальному устройству, вырабатывающему информационный сигнал, оповещающий бурового мастера об окончании работы устройства. После получения указанного сигнала вращение колонны и подачу рабочей жидкости прекращают, а тампонажное устройство поднимают на поверхность. При этом под действием упругих сил пружина 34 с гильзой 28 и уплотнительные элементы 23 пакера возвращаются в исходное положение.

Формула изобретения

ТАМПОНАЖНОЕ УСТРОЙСТВО, включающее контейнер с поршнем, разделяющим его на надпоршневую полость и рабочую полость, заполненную тампонажным материалом, пульсатор, содержащий корпус с осевым каналом и сливными окнами, верхний переходник с подводящим каналом, установленный с возможностью вращения относительно корпуса, жестко связанный с последним и контейнером нижний переходник, питающее сопло с обоймой, установленное в корпусе, жестко связанное с ним и гидравлически с подводящим каналом, приемное сопло, установленное в нижнем переходнике и гидравлически связанное с надпоршневой полостью, и дисковый дефлектор, установленный между соплами и жестко связанный с верхним переходником, и подпружиненный относительно нижнего переходника сигнализатор окончания рабочего хода поршня, соединенный с последним гибкой связью, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности, обойма и нижний переходник соединены центральной перемычкой и имеют сквозной перепускной канал, гидравлически связанный с подводящим каналом, при этом нижний переходник выполнен с цилиндрическим осевым выступом в надпоршневую полость, имеющим радиальные каналы, гидравлически связанные с перепускным каналом, а сигнализатор окончания рабочего хода поршня выполнен в виде гильзы, установленной на цилиндрическом выступе с возможностью перекрытия радиальных каналов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2