Ускоритель для яссов

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности , а именно к устройства для ликвидации прихватэв при бурении скважин . Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства путем улучшение упругих свойств сжимаемой среды. Устройство состоит из корпуса (К) 1, установленного в корпусе штока (Ш) 2 с поршнем (П) 3. П 3 уплотнен относительно внутренней поверхности К 1. Между К 1, Ш 2 и П 3 образована герметичная камера, заполненная сжимаемой средой в виде газожидкостной смеси. В герметичной камере, под П 3 на Ш 2 установлены лопасти 4. Ускоритель устанавливается на УБТ, под которыми устанавливается ясс. При приложении усилия растяжения к указанной компоновке К 1 движется вверх относительно П 3 и газожидкостная смесь сжимается, накапливая энергию. После расцепления замкового узла ясса Ш 2 с П 3 и УБТ устремляются вверх с ускорением, сообщаемым им расширяющейся газожидкостной смесью. В конце хода ясса УБТ наносят удар по прихваченному инструменту. Лопасти 4 перемешивают жидкость и газ во время работы ускорителя . 1 з.п. ф-лы, 3 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 31/113

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 5МДР у1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 К) (К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4781833/03 (22) 20.11.89 (46) 30,06.92, Бюл. ¹ 24 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по креплению скважин и буровым растворам (72) В.Н.Панов, Ю.Г.Майчуб и В.В,Колодяжный (53) 622.248.13(088.8) (56) Зарубежная техника и технология ликвидации прихватов колонны. труб в глубоких скважинах. М.: ВНИИОЭНГ, 1977, с. 66.—

Instruction mannaI, Bowen Jаг Intensifiers, 18

Printing, США, 1984. (54) УСКОРИТЕЛЬ ДЛЯ ЯССОВ (57) Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к устройства для ликвидации прихватэв при бурении скважин. Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы устройства путем улучшение упругих

Изобретение относится к устройствам для ликвидации прихватов в скважинах нефтегазодобывающей промышленности, а именно при традиционных аварийных работах по ликвидации прихватов в скважинах используются ударные устройствам (яссы), использующие. упругую энергию деформации колонны труб. Сила удара, создаваемого этими устройствами, зависит от скорости соударения их подвижных частей, соединенных с утяжелленными бурильными трубами (УБТ), В свою очередь скорость соударения зависит от усилия срабатывания ударных устройств, В глубоких скважи„„ 4 „„1744234 А1 свойств сжимаемой среды, Устройство состоит из корпуса (К) 1, установленного в корпусе штока (Ш) 2 с поршнем (П) 3. П 3 уплотнен относительно внутренней поверхности К 1. Между К 1, Ш 2 и П 3 образована герметичная камера, заполненная сжимаемой средой в виде газожидкостной смеси.

В герметичной камере, под П 3 на Ш 2 установлены лопасти 4. Ускоритель устанавливается на УБТ, под которыми устанавливается ясс, При приложении усилия растяжения к указанной компоновке К 1 движется вверх относительно П 3 и газожидкостная смесь сжимается, накапливая энергию. После расцепления замкового узла ясса Ш 2 с П 3 и УБТ устремляются вверх с ускорением, сообщаемь м им расширяю.щейся газожидкостной смесью. B конце хода ясса УБТ наносят удар по прихваченному инструменту. Лопасти 4 перемешивают жидкость и газ во время работы ускорителя, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. нах, где усилия срабатывания устройств ограничены прочностными характеристиками бурильных труб, работа этих устройств для ликвидации прихватов не дает положительных результатов. Для повышения эффективности их применения, особенно в глубоких и наклонно направленных скважинах, используются яссы-ускорители (акселераторы).

Известен акселератор, содержащий закрытую камеру, заполненную азотом. Газовая (азотная) подушка в яссе позволяет накапливать потенциальную энергию ударной системы, которая, освобождаясь при

1744234 срабатывании ясса при определенном усилии, дает бурильным трубам дополнительное ускорение, а следовательно, и более мощный удар по прихваченному участку труб. Кроме того, азотная подушка после 5 сообщения прихваченному участку труб ударной нагрузки, благодаря дальнейшему сжатию газа выполняет роль амортизатора, предохраняя колонну труб под яссам от черезмерных ударных нагрузок. Использова- 10 ние ускорителей ударных устройств значительно повышает эффективность их применения особенно в глубоких скважинах, где усилия натяжения коллоны труб, т.е, усилия срабатывания, ограничены проч- 15 ностными характеристиками бурильных труб.

Недостатком известного акселератора является недостаточная его надежность при работе в скважине, Это объясняется тем, что 20 при нагружении такого устройства усилием натяжения в закрытой камере развивается значительное давление газа (до 100 МПа и более), приводящее к его утечке через уплотнения и дальнейшему отказу в работе. 25

Известен жидкостной акселератор, состоящий из корпуса, штока, поршня и закрытой полости, заполненной жидкостью (энергоносителем), Жидкостной акселератор спускается в 30 скважину совместно с механическими или гидромеханическими яссами и играет роль гидравлической пружины, накапливающей потенциальную энергию ударной системы и присрабатывании ясса ускоряющейдвиже- 35 ние утяжеленных бурильных труб для нанесения мощных ударов по прихваченной компоновке бурильного инструмента.

Недостатком жидкостного акселератора является то, что первоначальный им- 40 пульс скорости, в основном, расходуется на преодоление сил трения покоя, Дальнейшее движение подвижной ударной системы осуществляется по инерции из-за практической несжимаемости жидкости, что в итоге 45 снижает надежность и эффективность ликвидации прихватов.

Целью изобретения является повышение надежности и эффективности работы ударного устройства в глубоких и наклонно- 50 направленных скважинах путем улучшения упругих свойств сжимаемой среды энергоносителя.

Указанная цель достигается тем, что ускоритель снабжен лопастями, установлен- 55 ными в герметичной камере, под поршнем и связанными со штоком, а в качестве сжимаемой среды используется газожидкостная смесь, причем лопасти расположены на штоке по крайней мере в два ряда, причем рабочие плоскости лопастей наклонены к собственной оси так, что наклон рабочих плоскостей одного ряда противоположен наклону лопастей другого ряда, Преимуществом изобретения является то, что на штоке, в зоне изолированной камеры, устанавливаются наклоненные в разные стороны к его оси лопасти, позволяющие создавать турбулентный режим движения жидкости, что дает более полное растворение в ней газа и повышает эффект создания устойчивой эмульсии при возвратно-поступательном движении штока; изолированная камера одновременно заполняется под давлением жидкостью и газом (например, трансформаторным маслом и углекислым газом) и при сжатии этих агентов поршнем с усилием, создаваемым энергией упругой деформации колонны бурильных труб, весь заполняющий изолированную камеру газ, растворяется в жидкости, что позволит исключить его утечку через уплотнение из камеры при значител ьн ых давлениях.

Во время срабатывания ударного устройства первоначальный импульс скорости подвижной системы будет, обусловлен энергией сжатой жидкости и растворенного в ней газа, причем в отличие от известных жидкостных ускорителей этот пеовоначальный импульс будет более мощный, так как при снятии нагрузки с поршня и изолированной камеры растворенный в жидкости газ будет стремиться занять свой первоначальный объем и тем самым будет подпитывать ударную систему определенным усилием, т.е. ее движение по стволу скважины будет не инерционным, а ускоренным.

Эффективность применения ударного устройства в глубоких и наклонно-направленных скважинах обусловлена тем, что энергия удара ударным устройством прямо пропорциональна площади поперечного сечения расположенных над устройством утяжеленных бурильных труб (УБТ) и скорости их перемещения, Установка УБТ с большой площадью поперечного сечения в глубоких скважинах невозможна (из-за малого диаметра ствола скважины), следовательно, увеличение энергии удара возможно только за счет увеличения скорости движения

УБТ во время срабатывания ударного устройства, что возможно только при условии применения ускорителя. В наклонно-направленных скважинах энергия удара частично расходуется на преодоление сил трения колонны бурильных труб и УБТ о стенки скважины и ее необходимо компенсировать за счет увеличения скорости перемещения свободной части колонны труб, 1744234

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 — сечение А — Aна фиг,,1; ;на фиг,3— сечение Б-Б на фиг.1.

Ускоритель ударных устройств состоит из полого корпуса 1 с цилиндрической внутренней поверхностью, расположенного в нем штока 2, на котором укреплены поршень 3 и наклонные плоскости лопастей 4.

С корпусом 1 при помощи резьбы соединен цилиндр 5. Поршень 3 и цилиндр 5, снабженные сальниковыми уплотнениями 6, образуют изолированную камеру 7, заполненную сжимаемой средой, что составляет единую энергосистему. Учитывая, что при ликвидации прихватов могут применяться ударные устройства с различной длиной свободного хода, конструкция поршня 3 и штока 2 выполнена так, что поршень 3 может перемещаться в продольном направлении по штоку 2, Этс позволяет в зависимости от типа применяемого ударного устройства производить регулировку свободного хода ускорителей. С целью снижения гидравлического сопротивления при движении штока 2 в корпусе 1 в последнем предусмотрены отверстия 8, через которые промывочная жидкость выбрасывается в затрубное пространство из полости ускорителя при движении штока 2 с поршнем 3 вверх. Шток 2 в нижней части представлен ниппелем 9 с замковой резьбой для соединения с ударным устройством, а на корпусе

1 навернута с помощью резьбы муфта 10 для бурильных труб, Ускоритель ударных устройств работает следующим образом.

После спуска аварийной компоновки с включенным в нее ускорителем в скважину и ее соединением с прихваченной частью производят зарядку ударного устройства и натяжение колонны бурильных труб, При натяжении колонны бурильных труб корпус

1 ускорителя перемещается вверх относительно штока 2 с лопастями 4, нагружая поршень 3, цилиндр 5, жидкость, растворенный в ней газ и одновременно создавая устойчивую эмульсию (энергоноситель).

При достижении натяжения максимального значения и срабатывании ударного устройства, и в момент ега разрядки происходит мгновенное снятие нагрузки с энергоносителя, т.е, поршня 3, цилиндра 5, жидкости и растворенного в ней газа.

Так как жидкость и газ в замкнутой камере 7 от усилия натяжения находились под значительным давлением, то в момент разгрузки через поршень 3 жидкость ваздействует на шток 2, сообщая ему первоначальный мощный импульс, способный преодолеть силы трения покоя ударной системы, Дальнейшее движение ударной системы пс стволу скважины в ускоренном режиме да момента удара обеспечивается энергией выделяемого из жидкости газа, Таким образом, использование ускорителя позволяет создавать мощные импульсные нагрузки ударными устройствами даже в глубоких скважинах, где из-за малого диаметра ствола скважины невозможно увеличить ударные нагрузки путем применения соударяющихся тел большого поперечного сечения и создания значительных- усилий растяжения бурильной колонны.

Применение ускорителей особенна будет эффективна в наклонно-направленных скважинах, где силы сопротивления при осевом перемещении колонны труб па стволу скважины достигают значительных величин, поглощая энергию упругой системы ускорителя.

Техника-зкономический эффект изобретения заключается в повышении эффективности использования ударного устройства за счет увеличения скорости удара, а также надежности, которая исключает утечку газового агента через сальниковсе уплотнение из изолированной камеры.

Формула изобретения

1, Ускоритель для яссов, включающий полый корпус с цилиндрической внутренней поверхностью, шток, телескопически установленный в корпусе с возможностью ограниченнагс асевсга перемещения, поршень, установленный на штоке, уплотненный относительна цилиндрической внутренней поверхнас-,и корпуса и образующий с корпусам и штокам герметичную камеру, заполненную сжимаемой средой, а т л и ч а юшийся тем, чта, с целью повышения надежности и эффективности его работы путем улучшения упругих свойств сжимаемой среды. сн снабжен лопастями, установленными в герметичной камере под поршнем и связанными сс штоком, а в качестве сжимаемой среды используется газажидкостная смесь.

2, Ускоритель по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем,;а лопасти расположены на штоке по крайней мере в два ряда, причем рабочие плоскости лопастей наклонены к собственной оси и наклон рабочих плоскостей одного ряда противоположен наклону лопастей другого ряда.

1744234

Составитель Ю. МайчубРедактор 3, Ходакова Техред М,Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2175 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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