Сигнализатор допустимого искривления ствола скважины

 

Использование: техника бурения нефтяных , газовых, геологоразведочных скважин. Сущность изобретения: сигнализатор содержит корпус, установленный в контейнере , полусферу, на которой расположен стальной шар, поршень, имеющий в нижней части цилиндрический выступ и жестко соединенный штоком с затвором, перегородки, в которых выполнены промывочные отверстия для прохода бурового раствора и установлено седло, возвратную пружину. Диаметр цилиндрического выступа поршня соответствует допустимому искривлению ствола скважины. Полость корпуса заполняется рабочей жидкостью и изолируется от внешней среды уплотнительными элементами . Полость корпуса над поршнем сообщается с внешней средой посредством отверстия в корпусе. Контейнер является элементом компоновки низа бурильной колонны и присоединяется к ней с помощью стандартных замковых резьб. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 47/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4?76858/03 (22) 03,01.90 (46) 07.06.92. Бюл. ¹ 21 (71) Кольская комплексная геологоразведочная экспедиция сверхглубокого бурения (72) В.С.Басович, А.И.Леснов, В,И.Бердичевский, А.П.Федоров и Н.В.Попов (53) 622.241.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹. 1084430, кл. E 21 В 47/02, 1982.

Авторское свидетельство СССР

No 1148398, кл, Е 21 В 47/02, 1983. (54) СИГНАЛИЗАТОР ДОПУСТИМОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ (57) Использование: техника бурения нефтяных, газовых, геологоразведочных скважин.

Сущность изобретения: сигнализатор содержит корпус, установленный в контейнеИзобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин, а именно к устройствам для сигнализации допустимого искривления ствола скважины в процессе бурения.

Известен преобразователь зенитного угла, содержащий датчик угла, включающий кольцевую полость, на внутренних стенках которой установлены электроды, заполненную двумя несмешивающимися жидкостями, одна из которых электропроводящая, а другая — диэлектрик, и измерительную электронную схему, причем каждый электрод выполнен в виде витка с выводом, все,электроды уложены виток к витку и электрически связаны только через электропроводящую жидкость.

Недостатками данного устройства являются невозможность его использования непосредственно в процессе бурения, так как, „„5U„„1739019 А1 ре, полусферу, на которой расположен стальной шар, поршень, имеющий в нижней части цилиндрический выступ и жестко соединенный штоком с затвором, перегородки, в которых выполнены промывочные отверстия для прохода бурового раствора и установлено седло, возвратную пружину.

Диаметр цилиндрического выступа поршня соответствует допустимому искривлению ствола скважины. Полость корпуса заполняется рабочей жидкостью и изолируется от внешней среды уплотнительными элементами. Полость корпуса над поршнем сообщается с внешней средой посредством отверстия в корпусе. Контейнер является элементом компоновки низа бурильной колонны и присоединяется к ней с помощью стандартных замковых резьб. 1 ил. во-первых, для передачи информации от забойного устройства на поверхность требуется применение кабеля связи, во-вторых, действующие вибрации будут разрушать границу между электропроводящей и диэлектрической жидкостями, что приведет к значительному снижению точности измерения, а также большая сложность или невозможность использования устройства. при высоких температурах (свыше 200 С) ввиду наличия в схеме электронных компонентов, неспособных работать при таких температурах.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для определения кривизны ствола скважины, содержащее: корпус, заполненный жидкостью, подпружиненный прижимной элемент. сферу, на которой расположен шарик, 1739019 транспортируемый гидротолкатель с радиальными каналами на боковой поверхности, внутри которого установлен шток с порщнем, зафиксированным среэным тарированным элементом, Работа данного устройства заключается в том, что для проведения измерения в бурильные трубы опускается гидротолкатель, который транспортируется потоком бурового раствора к забою. При посадке гидротолкателя в забойное устройство происходит его срабатывание и шарик, прижимаемый к сфере, оставляет на ней отметку (вмятину), по расположению которой судят о величине зенитного угла скважины.

Недостатком данного устройства является отсутствие оперативной информации о предельном искривлении ствола скважины в процессе бурения, так как считывание показаний производится только после подьема бурильной колонны и разборки прибора, в при продолжительных рейсах и изменениях геологических условий возможен резкий набор кривизны и превышение предельно допустимого искривления.

Целью изобретения является получение оперативной информации о. предельном значении зенитного искривления ствола на забое скважины в процессе бурения.

Поставленная цель достигается тем, что сигнализатор допустимого искривления ствола, содержащий корпус, заполненный жидкостью, с размещенным в нем полусферой и шариком на ней, шток и поршень, .снабжен контейнером с перегородками, в которых выполнены отверстия для прохода промывочной жидкости, седлом, установленным в одном из отверстий, корпус размещен в контейнере, шток выполнен с затвором для перекрытия седла и жестко соединен с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с шариком, при этом поршень имеет цилиндрический выступ с диаметром, соответствующим допустимому искривлению ствола скважины.

Получение оперативной информации о допустимом значении искривления ствола скважины в процессе бурения обеспечивается за счет перекрытия затвором отверстия в седле и создания дополнительного перепада давления на устройстве, передаваемогв на поверхность по гидравлическому каналу связи, причем ггерекрытие отверстия в седле осуществляется при условии, когда центр шара расположен от оси прибора на расстоянии большем, чем радиус цилиндрического выступа. Такое полсжение шара соответствует допустимому значению искривления ствола скважины. штоком 6 с затвором 7, перегородки 8 и 9, в которых выполнены промывочные отвер15 стия А и Б для прохода бурового раствора и, уплотнительными элементами 12 и 13. Кон20 тейнер 2 является элементом компоновки нитному углу искривления скважины), От35. клонение r шара 4 от оси прибора будет

40 условие

r< D/2, 50 (2) 5

Получение информации о допустимом значении искривления ствола скважины производится при очередной остановке и последующем запуске буровых насосов.

На чертеже представлен предлагаемый сигнализатор допустимого искривления ствола скважины, Сигнализатор содержит корпус 1, установленный в контейнере 2; полусферу 3, на которой расположен стальной шар 4, поршень 5, имеющий в нижней части цилиндрический выступ и жестко соединенный установлейо седло 10, возвратную пружину .

11. Полость корпуса заполняется рабочей жидкостью и изолируется от внешней среды низа бурильной колонны (КНБК), присоединяется к ней с помощью стандартных замковых резьб и устанавливается непосредственно над долотом, Сигнализатор работает следующим образом.

При отсутствии потока бурового раствора поршень 5 под действием предварительно сжатой пружины 11 будет находиться в крайнем верхнем положении, при этом шар

4, будучи свободным, под действием силы тяжести займет на полусфере 3 положение, соответствующее углу наклона прибора (зеопределяться величиной зенитного угла а и радиусом R полусферы 3 согласно выражению

При наличии потока бурового раствора на отверстиях А образуется перепад давления Л РА, действующий через отверстие

8 на поршень 5, который, преодолевая усилие сжатия пружины 11, опустится вниз..Если при этом шар 4 будет находиться в положении (фиг.1) когда соблюдается где D — диаметр цилиндрического выступа поршня 5, последний дойдет до упора в шар и зафиксирует его на полусфере 3, а затвор

7 останется в верхнем положении и не перекроет проходное отверстие в седле 10.

Если же шар 4 окажется в положении, когда

1739019

6 (3) r> 0/2, Р< Sn ЛРд, (4) Следует отметить, что силовые характеристики пружины и необходимый пере- 40 пад давления ЪРд на отверстиях А подбираются исходя иэ указанных усло.вий. чтобы обеспечить срабатывание сигнализатора при пониженном (в сравнении с рабочим) расходе бурового раствора (на- 45 пример, при Од= 12„.14 л/с), когда вал забойного двигателя гарантированно непоршень 5 будет иметь возможность опуститься в крайнее нижнее положение, при котором затвор 7 дойдет по упора.в седло 5

10 и перекроет проход бурового раствора.

При этом весь поток раствора направится в отверстия Б. В этом положении шар 4 будет свободно находиться в кольцевом пространстве между поршнем 5 и полусферой 10

3, для чего высота цилиндрического выступа поршня 5 выбирается большей, чем диаметр шара.

Так как суммарная площадь отверстий

Б выбрана существенно меньшей, чем пло- 15 щадь отверстия в седле 10, при закрытии последнего затвором 7 резко возрастает давление, которое немедленно приведет к росту давления на поверхности (на выкиде . буровых насосов). Это явится сигналом 20 того, что зенитный угол превысил предельную заданную величину.

Величина предельного угла искривления скважины определяется диаметром О цилиндрического выступа поршня 5 и ра- 25 диусом R полусферы 3 согласно зависимостям (1) и (3), Суммарные площади отверстий А и Б выбираются исходя из обеспечения перепадов давления, например, на уровнях ЛРд = 0,2...0,3 Mfla и 30

Л Рь= 3,0...4,0 МПа при расходах бурового раствора QA=12 — 14 л/с и ОБ =32-35 л/с, а площадь Зл поршня 5 и усилие F сжатия пружины 11 при крайнем нижнем положении поршня выбираются из условия 35 подвижен и не создаются помехи для работы устройства.

Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает автоматическую сигнализа; цию о предельном искривлении скважины путем либо заранее запланированных, либо штатных отключений и включений буровых насосов, Она является черезвычайно простой и надежной в работе, позволяет не допу-,. скать отклонения скважины от вертикали за пределы заданных значений зенитного угла.

Предлагаемое устройство позволит повысить эффективность. проводки глубоких и сверхглубоких скважин за счет оперативного получения информации о недопустимых искривлениях ствола. Дело в том, что отсутствие такой информации на практике приводит к незначительным искривлениям ствола скважины даже в процессе одного долбления, что вызывает необходимость перебуривания интервалов ствола относительно большой протяженности (150 — 200 м), причем перебуривание таких интервалов производится несколькими рейсами (5 — б) и затрачиваются на них значительное время и материальные ресурсы.

Формула изобретения

Сигнализатор допустимого искривления ствола скважины, содержащий корпус, заполненный жидкостью,.с размещенными в нем полусферой и шариком на ней, шток и поршень, отличающийся тем, что, с целью повышения оперативности работы, он снабжен контейнером с перегородками, в KoTopblx выполнены отверстия для прохода промывочной жидкости, седлом; установленным в одном из отверстий, корпус размещен в контейнере, шток вйполнен с затвором для перекрытия седла и жестко соединен с поршнем, установленным с возможностью взаимодействия с шариком, при эхом поршень имеех цилиндрический выетуп с диамегром, соответствующим допустимому искривлению ствола скважины.

1739019

Составитель Ю.Лупичева

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор M.Ìàêñèìèøèíåö

Редактор С,Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент". r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1986 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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