Вибратор

 

Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для ликвидащ:и прихвата колонны в скважине. . Цель - обеспечение возможности использования вибратора для освобождения прихваченных в скважине груб за счет получения гидроимпулъслв и повышения мои(ности механических колебаний. Полый корпус 1 вибратора состоит из нагревательной полости (НП) 1, основной и ряда дополнительных, расположенных под основной,гидравбнческих каг 8 / / 1

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„ЯО„;1 eave (51) 5 Е 21 В 31/113

А1 ИИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н. А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4411395/03 (22) 15.04.88 (46) ?3.02.91. Бюл. Р 7 (71) Ферганский политехнический институт (72) Л.Н.Гринис и К.О.Якубов (53) 622.248.13 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1330301, кл. Е 21 В 31/113, 1984.

Авторское свидетельство СССР

ll> 1308491 кл. В 06 В 1/20, 1984, (54) ВИБРАтПР (57) Изобретение относится к бурению скважин и предназначено для ликвида" ции прихвата колонны в скважине.

Цель — обеспечение возможности исполь. зования вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб за счет получения гидроимпульсов и п вышения мощности механических колебаний. Полый корпус 1 вибратора состоит из нагревательной полости (Нп) 2 основ" ной и ряда дополнительных, располо>кенных под основной,гидранбических каГ 8

1629476

3 мер (ГК) 3 с радиальчо расположенными ° внутренними рабочими поверхностями (РП) 4 и входным для связи с НП 2 и выходным каналами. В ГК 3 размещены подпружиненные относительно них удар—

5 ники 5 со сферическими РП для взаимодействия с РП 4. В корпусе 1 размещен струйный переключающий узел в виде .расположенной в стенке корпуса 1 емО кости 6 с драсселем 7 в ее верхней части, гидравлически связанной ка— налом 8 управления с НП 2 корпуса 1 и каналом 9 обратной связи с предпоследней снизу ГК 3 и канала 10 с обратным клапаном 11. Последний выполнен в корпусе 1 для:связи в рабочем положении НП 2 и полости корпуса

1 под ГК 3. В стенке корпуса 1 под

ГК 3 расположен. перепускной клапан

14. Входной канал каждой последующей за основной дополнительной ГК 3 связан с. выходным каналом предыдущих

ГК 3. При протекании жидкости через

ГК 3 ударники 5 создают поперечные колебания корпуса 1. Через него эти колебания передаются колонне бурильных труб. Последние, совершая поперечные колебания, способствуют освобождению колонны бурильных труб от . прихвата и восстановлению циркуляции промывочной жидкости. 1 з.п.h-лы, 1 ил.

Изобретение относится к бурению скважин и может быть использовано . для ликвидации прихвата колонны в скважине. 25

Целью изобретения является обеспечение возможности использования " вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб.

Н а чертеже представлена конструк- 30 ция вибратора.

Вибратор состоит из полого корпуса 1, нагнетательной полости 2, основной и ряда дополнительных, последовательно расположенных под основной гидравлических камер 3 с радиально расположенными внутренними рабочими поверхностями 4, ударников 5> подпру" жиненных относительно гидравлических камер и имеющих сферическую 40 рабочую поверхность для взаимодействия с рабочей поверхностью гидравлических камер.

В корпусе размещен струйный переключающий узел, выполненный в ви 45 . де расположенной в стенке корпуса емкости 6 с дросселем 7 в ее верхней части, гидравлически связанной с нагнетательной полостью каналом управле50 зу гидравлической камерой каналом обратной связи 9. Струйный переключающий узел содержит также канал 10 с обратным клапаном 11 для связи в рабочем положении нагнетательной полости с полостью 12 корпуса под гидравлическими.камерами.

Каждая из гидравлических камер имеет входной и выходной каналы.

Входной канал 13 основной гидравлической камеры связывает ее с нагнетательной полостью, при этом входной канал каждой следующей за основной дополнительной гидравлической камеры связан с выходом предыдущей гидравлической камеры.

Для обеспечения работоспособности устройства при отсутствии циркуляции в скважине оно имеет перепускной клапан 14, расположенный в стенке корпуса под гидравлическими камерами.

Вибратор работает следующим образом.

Промывочная жидкость от насоса подается во входной канал 15 нагнетательной полости 2 и далее попадает в канал 13 основной гидравлической камефы, из которой промывочная жидкость попадает в последующие гидравлические камеры и далее поступает в полость 12, т.е. на забой скважины.

При протекании жидкости через гидравлические камеры ударники создают поперечные колебания корпуса 1, через который эти колебания передаются колонне бурильных труб, которые, совершая поперечные колебания, способствуют эффективному освобождению колонны бурильных труб от прихвата, и создают условия восстановления циркуляции промывочной жидкости, если нарушение циркуляции имело место.

Ударники 5 предназначены для создания поперечных, . гармонических колебаний колонны бурильных труб.

1629

5

Ударник работает следующим образом.

Жидкость из канала 13 поступает в гидравлическую камеру 3 и обтекает ударник 5, при этом эа ним возникает строго периодический срыв вихрей, вызывающий силовое воздействие на ударник в поперечном движению потока направлении.

Поскольку при протекании жидкости через гидравлическую камеру ударник имеет две степени свободы в перпенди.кулярном оси корпуса направлении, то гармоническое силовое воздействие вызывает поперечные вынужденные колебания ударника.

Амплитуда этих колебаний прапор циональна величине зазора между ударником и ограничивающей его движению рабочей поверхностью гидравлической камеры 3, а частота этих колебаний определяется частотой срыва вихрей, которая находится по следующей зависимости:

476 6

10 через обратный клапан 11 поток жидкости подается в полость "2 и далее на забой скважины или через клапан 14 в затрубное пространство 16

Так как в канале 9 обратной связи давление снизится, то уменьшится и давление в канале 8 управления струйного переключающего, узла, при этом поток из канала 15 снова будет поступать в канал 13 и далее через гидравлические камеры 3 в полость 12. В последствии цикл повторится.

Наличие канала, обратной связи 9, емкости 6 и дросселя 7 позволяет генерировать колебания потока промывочной жидкости, что создает пульсирую 1 щий поток промывочной жщкости и одновременно возбуждение поперечных колебаний колонны бурильных труб.

Расположение канала обратной связи 9 предотвращает попадание жидкости из полости 12 в канал 8 управления. Обратный клапан 11 предназнаShV

Яd

30

S5 где Sh — число Струхаля для данного устройства, ориентировочно равное 0,22;

V — скорость потока жидкости обтекающей ударник:

d — миделевое сечение ударника.

Из приведенной формулы видно, что частота срыва вихрей пропорциональна скорости течения:жидкости, а следовательно, и расходу. Изменяя расход жидкости, поступающей в корпус, можно создать резонансный режим колебаний колонны бурильных труб, что существенно влияет на ум ньшение времени ликвидации прихвата.

При отсутствии циркуляции через забой скважины давление в полости 16 повышается и срабатывает перепускной клапан 14, через который промывочная жидкость подается в затрубное пространство и далее выносится на поверхность °

При протекании жидкости через гидравлические камеры часть потока поступает по каналу обратной связи 9 в емкость 6 и через дроссель 7 течет по каналу 8 управления. Вытекающий из канала 8 поток жидкости отклоняет струю вытекающую иэ канала 15 и суммарный поток поступает в канал 10, струй.ного переключающего узла. Из канала чен для предотвращения возникновения обратного тока жидкости из полости 12 в канал 10.

Создание пупьсирующего потока промывочной яидкости в непосредственной близости от места прихвата существенно влияют на восстановление циркуляции, а наличие поперечных колебаний бурильной колонны с частотой, близкой к резонансной, позволяет более эффективно устранить прихват °

Формула изобретения

1.Вибратор, включающий полый корпус с нагнетательной полостью и основной гидравлической камерой с внутренней рабочей поверхностью и каналами— входным для связи с нагнетательной полостью и выходным, размещенный в гидравлической камере и подпружиненный относительно нее ударник со сферической рабочей поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью гидравлической камеры, о т л и ч а ю ш и й— с я тем, что, с целью использования вибратора для освобождения прихваченных в скважине труб за счет получения гидроимпульсов и повышения мощности механических колебаний, он снабжен разм щенными в корпусе струйным переключающим узлом и рядом последовательно расположенных под основной дополнительных гидравлических камер

1629476

2. Вибратор по п.1. о т л и ч а юшийся тем, что он снабжен перепускным клапаном, расположенньм в стенке корпуса под гидравлическими камерами.

Составитель И.Левкоева

Редактор А.Мотыль Техред А.Кравчук.«

Корректор N.Ïoêî

Заказ 418 Тираж 350 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произнопстненно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 с расположенными в них ударниками, входным и выходным каналами, причем входной канал каждой последующей за основной дополнительной камеры связан с выходньм каналом предыдущей, каждая из дополнительных гидравлических камер имеет внутреннюю рабочую поверхность, а размещенный в ней. ударник - сферическую рабочую поверх10 ность, установлен с возможностью взаимодействия в рабочем положении с рабочей поверхностью камеры и подпружинен относительно последней, струйный переключающий узел выполнен в виде расположенной в стенке корпуса ! емкости с дросселем в ее верхней части, гидравлически связанной с нагнетательной полостью корпуса и предпоследней снизу гидравлической камерой, и канала с обратным клапаном, выполненного в корпусе для связи в рабочем положении нагнетательной полости и полости корпуса под гидравлическими камерами.