Расширитель для отбора проб в скважинах

 

Изобретение относится к горному делу. Цель - повышение произ-ти путем обеспечения непрерывности процесса отбора проб. Для -этого соосно корпусу (К) Л на его граняхустановлена втулка 2 с прорезями 3, в которых закреплены клинья-штифты 4, взаимодействующиеодгшм концом с муфтой 20 в интовой пары 18, а другим концом с подпружиненными шарнирно закрепленными I шарошками 5 в ви (Л с 4ih 00 сд « 4;: О1 (P«,2J

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1 Г

1О

14

12

73

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4158380/? 2-03 (22) 08.12.86 (46) 07.11.88. Бюл.. № 41 (71) Среднеазиатский научно-исследовательский институт геологии и минерального сырья (72) Д.А.Учаров, 10.В.Бескровный и 1О.П.Тихонов (53) 622.243.66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 313971, кл. Е 21 В 49/02, 1966.

Авторское свидетельство СССР

¹ 232885, кл. Е 21 В 49/06, 1967.

„„Я0„„1435745 А 1 цд 4 Е 21 В 7/28 49/06 (54) РАСШИРИТЕЛЬ ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ

В СКВЫаНАХ (5 7) Из обретение отно сит ся к горному делу. Цель — повышение произ-ти путем обеспечения непрерывности процесса отбора проб. Для этого соосно корпусу (К) .1 на его гранях установлена втулка 2 с прорезями 3, в которых закреплены клинья-штифты 4, взаимодействующие- одним концом с муфтой

20 винтовой пары 18, а другим кон" цом с подпружиненными шарнирно закрепленными на К 1 шарошками 5 В ви8

Ж 9

1435745 де клиновндных крыльев. С К 1 соединен шламоприемник (ШП) 8 с окнами

10, пакером и пилотным направлением

15. Последнее выполнено из двух частей в виде зубчатых полумуфт 13, yc"" тановленных с возможностью перемещения относительно друг друга, Одна из полумуфт 13 жестко связана с основным пакером, а другая — со ШП 8.

Винтовая пара 18 имеет внутреннюю полость, установлена между двойной ,бурильной колонной (БК) и К l и жестко связана муфтой 20 с БК и посредст вом ниппеля 19 с К 1. При этом БК .через отверстия во внешней трубе гидравлически связана с дополнительным пакером 21 и последовательно со ШП 8, 1

Изобретение относится к горному делу, а именно к инструменту для бурения скважин на твердые полезные ископаемые с транспортировкой шлама выбуренных пород по трубам бурильной колонны.

Целью изобретения является повышение производительности путем обеспечения непрерывности. процесса отбора проб. 10

На фиг. 1 представлен расширитель для отбора проб в скважинах в исходном положении, общий вид; на фиг.2сечение А-А на фиг. l; на фиг.3 — сечение Б-Б на Фиг,l; на Фиг.4 — сечение

В-В на фиг.l на фиг,5 - сечение Г-Г на фиг.l; на фиг.б - сечение Д-Д на фиг.1; на фиг.7 — сечение Е-К на

Фиг.l; на фиг.8 - расширитель, общий вид, рабочее положение; на фиг.9 "сечение Ж-Ж на Фиг, 8; на Фиг.10—

;сечение И-И на фиг.8; на фиг. l l вид К на фиг.8; на фиг,12 — вид на зубчатые полумуфты в положении сто.порения расширителя.

Расширитель состои из корпуса на гранях которого установлена втулка 2 со шпоночными прорезями 3 для размещения части клиньев-штифтов 4, шарошек 5 в виде клииовидных крыльев с осями 6 вращения на концевых частях соосно оси инструмента, втулки

К 1, винтовой парой 18 и внутренней трубой БК. По междутрубному пространству БК, опущенной в скважину, подают промывочную жидкОсть> KQTopBR омывает шарошки 5 и через окна 10 ,поступает в ШП 8. Пакерирующие элементы 12 основного пакера, взаимо" действия со стенками скважины, перекрывают уход жидкости к забою скважины, Пакерирующие элементы 22 дополнительного пакера 21 перекрывают уход жидкости к устью скважины. При включении БК муфта 20, вращаясь, подвигается по винтовой поверхности ниппеля

19 к забою и подвигает клинья-штифты

4 под шарошки 5, сообщая усилие на их раскрытие. 3 з.п. Ф-лы, 12 ил, 2

7, шлампоприемника 8 с зубьями 9 шламодробителя на наружной поверхности, направленными по винтовой линии против хода вращения инструмента, окнами 10 для прохода шлама во внутреннюю полость, направленными тангенциально к оси вращения инструмента, пакера с шламоприемным воротником 11 и пакерующнми элементами 12, полумуфты 13 зубчатой, укрепленных на опорной втулке 14 вращения, пилотного нап-. равления 15 со встроенной полумуфтой

16 зубчатой на штоковой части 17, подсоединяемого к шламоприемнику, винтовой пары 18 с ниппелем 19 подсоединенным к корпусу 1 и муфты 20, пакера 21, с элементами 22 пакерования на переходнике 23, патрубка 24 шламопровода, переходника 25. В исходном положении винтовая пара 18 зафиксирована шпилькой 26, шарошки 5 убраны в транспортное положение пружинами 27 кручения, клинья-штифты 4, жестко saФиксированные между собой обоймой 28 с винтами 29, выведены буртом 30 муфты 20 за поперечные прорези 31 в шпоночных прорезях втулки 2 до упора с проточками 32 о штифты 33, встроенные в отверстиях втулки 2. На переходнике 23 выполнены отверстия 34 и 35.

Расширитель для отбора проб в скважинах работает следующим образом.

1435745

45 Собранный в исходном положении расширитель подсоединяют к двойной колонне труб (не показана1 пепеходником 25, состыковыная патрубок 24 с внутренней трубой бурильной колонны.

Затем на колонне труб расширитель опускают в скважину до интервала, предназначенного для опробования, и направляют промывочную жидкость 10 по межтрубному пространству двойной бурильной колонны к расширителю, Поток промывочной жидкости поступает по пространству между переходниками

23 и 25 и патрубком 24, создавая под. 15 пор через отверстия 34 под элементами 22 пакеронания. Через отверстие 35 промывочная жидкость подается в затрубное пространство, омываег шарошки 5 между втулками 2 и 7, 20 через окна 10 поступает в шламолриемник 8, далее в шламопровод 36 и затем через полость внутренней трубы бурильной колонны отправляется на устье скна;кины. При этом шламоприемный воротник 11 и пакерующие элементы 12, взаимодействуя со стенками скважины, перекрывают уход потоку промывочной жидкости к забою скважины, а элементы 22 пакерования с под- 30 пором жидкости через отверстия 34 перекрывают уход жидкости к устью скважины. После подачи промывочной жидкости резко включают вращение бурильной колонны. Благодаря массе 35 инерции забойной части расширителя, пре пя т ст в ующей р е з кой пе р едаче вр ащения этой части тела расширителя на винтовой паре 18, срезается шпилька 26, муфта 20, вращаясь, подвига- 40 ется по винтовой поверхности ниппеля

19 к забою и своим буртом 30 за прорези 31 подвигает клинья-штифты 4 под шарошки 5, сообщая усилие на их р аскрыв ание. Ш арошки 5, по степенно раскрываясь под усилием продвижения клиньев-штифтов 4, разрушают стенки скважины своими рабочими элементами, До полного раскрывания широшек 5 муфта 20 поступает по свободной винтовой поверхности ниппеля 19 и упирается буртом 30 о борт ниппеля 19,прекращая подачу клиньев-штифтов 4 за прорези 31 и приводя шарошку 5 расширителя в конечное положение. Затем на вращаемый инструмент подают осевую нагрузку и по мере разрабатывания скважины шарошками 5 подвигают двойную бурильную колонну труб с расширителем по интервалу глубины, заданному для опробования. После прохождения интервала глубины, равной расстоянию от шарошек 5 до элементов 22 пакерования, с расширением скважины от диаметра D< до Р, со входом в участок расширения элементов 22 пакеронания, последние эластично разгибаются до диаметра D> до D2, продолжая перекрывать каналы ухода промывочнои жидкости в сторону устья скважины.

При работе расширителя сколотые и истертые в шлам куски породы, транспортируемые потоком промывочной жид-, кости, поступают н полость между зубьями 9 шламодробителя и стенками скважины, где более крупные куски подвергаются дроблению н по иере измельчения вместе с остальным шламом подаются к шламоприемному воротнику

11, а затем через окна 10 — в шламопровод 36.

В процессе бурения расширителем стенки скважины разрабатывают забойным уступом конической формы с косыми углами наклона к оси скважины.

Этим обеспечивается исключение сколов со стенок скважины крупных кусков породы, которые могут принести к заклининанию вращения породоразрушающего инструмента. При расширении стенки скважины для подготовки к работе по ним элементов 22 пакера

21 обрабатываются породоразрушающими элементами шарошек 5. В случае необходимости, например в аварийных ситуациях, для, промывания затрубного пространства от расширителя к устью скважины снижают давление подаваемой промывочной жидкости до усадки элементов 22 пакерования в диаметре менее, чем D, открывая выход жидкости.

По окончании расширения запакерованную полость и бурильную колонну промывают для полного выноса выбуренных частиц на устье. Затем, сбрасывая давление подаваемой жидкости, дают усадку элементам 22 пакерования в диаметре менее, чем В .промывают затрубное пространство до устья скважины, отключают праное вращение инструмента, дают натяжку бурильной колонне, включают левое вращение, отворачивают муфту 20 винтовой пары 18 ло резьбе ниппеля 19, согласно свободному ходу, убирая буртом 30 клинья"

1435745 штифты 4 до упора их проточек 32 о штифты 33. При натяжке бурильной колонны за счет усилий пакерования элементами 11 и 12 зубчатая полумуфта 13

5 тормозится, шток 17 скользит в опорной втулке 14 и, подвигаясь вместе с зубчатой полумуфтой 16 пилотного направления 15, вводит в зацепление зубья полумуфт 13 и 16 (фиг.12), и с подачей левого вращения на инструмент производится притормаживание частей расширителя в забойной части, начиная от ниппеля 19, обеспечивая отворачивание муфты 20 с убиранием клиньев-штифтов 4 в исходное транспортное положение из-под шарошек 5.

С убиранием клиньев"штифтов 4 пружины 27 складывают шарошки 5 в исходное транспортное положение. Затем произ- 20 водят подъем инструмента, В случае заклинивания шарошек 5 породной мелочью и заклинивания устройства в зоне расширения применяют расхаживание инструмента, его проворачива- 25 ние или подачу ударных импульсов на инструмент.

Формула изобретения

ЗО

1. Расширитель для отбора проб

В скважинах у Включающий пОлый KopIIVc y связ анный с бурильной колонной, вижные шарошки, шарнирно закрепленные на корпусе с винтовой парой с муфтой для их поворота и соединенньш с кор" пусом шламоприемник с окнами, паке" ром и пилотным направлением, о т л и" ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности путем,п обеспечения непрерывности процесса отбора проб, бурильная колонна снабжена дополнительным пакером, выполнена двойной и имеет отверстия в наружной трубе, корпус снабжен втулкой с прорезями, установленной соосно с корпусом и клиньями-штифтами, закрепленными в прорезях втулки с возможностью продольного перемещения и взаимодействия одним концом с муфтой винтовой пары, а другим концом — с шарошками, оси которых установлены параллельно продольной оси расширителя, шарошки выполнены подпружиненными, а пилотное направление выполнено из двух частей в виде зубчатых полумуфт и установленных с возможностью перемещения относительно одна другой, одна из которых жестко связана с основным пакером, а другая — со жламоприемником, при этом винтовая пара имеет внутреннюю полость и установлена между бурильной колонной и корпусом, жестко связана муфтой с бурильной колонной и посредством ниппеля - с корпусом, а бурильная колонна через отверстия во внешней трубе гидравлически свя-. эана с дополнителыым пакером и последовательно со шламоприемником, корпусом, винтовой парой и внутренней трубой бурильной колонны.

2, Распиритель по п,1, о т л ич а.ю шийся тем, что шарошки выполнены в виде клиновидных крыльев.

3. Расширитель по.п.1, о т л ич а ю шийся тем, что наружная поверхность .шламоприемника выполнена в виде шламодробителя с установленными по винтовой линии зубьями, которые направлены против хода вращения расширителя.

4. Расширитель по п.З, о т л и ч аю шийся тем, что окна шламоприемника направлены тангенциально к внутренней полости, шламоприемника.

Г-Г

1435745

1435745

И-И

Вид/ б

1б

Составитель А. Черепенкина

P едактор Г. Волков а Тех ред М. Дндык

Корректор О.Кравцова

Под пи с но е

Заказ 5622/30

Тираж 531

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4