Способ ликвидации прихвата бурильной колонны и устройство для его осуществления

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по натентам и товарным знакам (21) 4916976/03 (22) 05.03.91 (46) 30.12.93 Бюл. N() 47-48 (75) Зверев АС„. Артамонов В.Ю„. Крупин В.В. (73) Зверев Александр Сергеевич; Артамонов Вадим Юрьевич (54) СПОСОб ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТА бУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Использование: при бурении сложнопрофипьных скважин для предотвращения или ликвидации аварий, связанных с прихватами; Сущность изобретения; в сложнопрофильной скважине нагружают колонну труб периодическими продольно-отклоняющими и поперечными усилиями Эти усилия че(в) УК (и) 200516 411 (51) 5 E21В31 113 ЕИ 823/00 редуют и производят на расстоянии друг от друга.

Возникающие при этом волны деформации изгиба передаются по колонне на ее прихваченный участок Деформации изгиба осуществляют устройством, в котором ударник 3 производит нецентральные удары по наковальне 2 корпуса 1. После нецентрального удара за счет кинетической энергии ударник боковой поверхностью нагружает корпус, смонтированный в колонне труб, в результате чего возникает волна поперечной деформации колонны Положительный эффект: значительно сокращается время, необходимое для ликвидации аварий в спожнопрофильных скважинах 2 сп.ф-лы, 1 ил.

2005164

40

Изобретение относится к буровой технике и мажет быть использована в частности для ликвидации или предотвращения аварий, связанных с прихватами.

Известен способ освобождения от прихвата бурильной колонны. Способ включает "-редачу на прихваченную часть колонны и.акоп .ременных осевых усилий и одновре;нна с ними радиально направленного усилия отрыва, Известен способ ликвидации прихвата бурильной колонны, включающий передачу на прихваченную часть продольных и поперечных колебаний.

Ввиду того, что колебания, вызываемые в колонне труб, являются высокочастотными, зона их воздействия весьма ограничена, а мощность недостаточна для эффективной обработки зоны прихвата.

Цель изобретения — повышение эффективности противоприхватных мероприятий в сла>кнопрофильных скважинах путем увеличения мощности воздействия.

Эта достигается способом ликвидации пр,,хвата бурильной колонны, вкл ачающим передачу на прихваченную часть продольных и поперечrlblx колебаний, причем поперечные колебания на прихваченную часть

Оуриль ioA колонны передают в виде упру гих . оперечных деформаций изгиба последней.

При у розе прихвата или в случае прихвата бурильной колонны в зоне криволинейного очертания создают на колонну труб нагрузку из периодических продольно-откланяющихся и поперечных усилий, причем усилия чередуют и производят в разных точках колонны, Воздействие этих усилий вызывает волны деформации в колонне.

Деформации изгиба производят на длине порядка пяти метров с частотой не менее 1

Гц, Пад воздействием волн деформации изменяются гранильные условия в зоне контакта прихваченного участка колонны са стенкой скважины, что обеспечивает поступление скважинной среды в зону контакта. В результате снижается осевая сила, необходимая для извлечения колонны.

Известны устройства для ликвидации аварий, связанных с прихватами в скважине инструмента или самой бурильной колонны.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для ликвидации прихвата бурильной колонны, содержащее корпус с наковальней на внутренней поверхности, ударник с промыэочным каналом, установленный в направляющих, смонтированных в корпусе, и подпружиненный относительно последнего силовой пружиной клапан, нагруженный встречными пружинами относительно корпуса и установленный с возможностью взаимодействия с ударникам, и камеру запитки, Устройство малоэффективно в сложнопрофильных (криволинейных) скважинах, так как не может быть достаточно большой длины, а следовательно, и мощности. А при большой длине из-за деформации корпуса оно работать не будет, Кроме того, устройство производит только продольный удар.

Цель изобретения — повышение эффективности противоприхватных мероприятий в сложнопрофильных скважинах путем увеличения мощности воздействия, Это достигается устройством для ликвидации прихвата бурильной колонны, содержащим корпус с наковальней на внутренней поверхности, ударник с промывочным каналом, установленный в направляющих, смонтированных в корпусе, и подпружиненный относительно последнего силовой пружиной клапан, нагруженный встречными пружинами относительно корпуса и установленный с вазможностью взаимодействия с ударником, и камеру запитки, при этом она снабжена полой втулкой, перфорированной перегородкой с осевым отверстием, установленной в камере запитки, и бросовым шаром для перекрытия осевого отверстия перфорированной перегородки, при этом шток клапана и его затвор выполнены полыми и сопряжены между собой шаровым шарниром, полая втулка размещена одним качцам в перфорированной перегородке соасно ее осевому отверстию и другим — в полом штоке с возможностью осевого и углового перемещения, ударник выполнен с утанением в средней части, а направляющие ударника смонтированы в корпусе с возможностью углового перемещения относительно продольной аси устройства.

На чертеже изображена конструктив-. ная схема устройства в исходном положении.

Устройство содержит в корпусе 1 с наковальней 2, выполненной на его внутренней поверхности, полый ударник 3, подпружиненный силовой пружиной 4 относительно корпуса, расположенной в выходной полости 5 пад ударником со стороны, противоположной наковальне 2, клапан, включающий полый шток 6, затвор 7 и камеру торможения 8, а также промывочный канал 9, сформированный через полые ударник 3 и клапан 6 с затвором 7. Клапан установлен в надпоршневой полости 10 ударника 3 ва взаимодействии с последним.

Шток 6 клапана нагружен встречными пружинами 11, 12 относительно корпуса 1, для

2005164

55 чего выполнена перегородка 13 с отверстиями 14 для прохода рабочей среды. Затвор смонтирован на штоке с помощью шарового шарнира 15. Камера торможения выполнена на перегородке 13. Пружина 11 расположена в камере 8. Надпоршневая полость 10 отделена от камеры подпитки 16 перфорированной перегородкой 17. Камера подпитки 16 сообщается с промывочным каналом

9 через центральное отверстие 18 в перегородке 17 и полую втулку 19, расположенную одним концом в полом штоке 6 с возможностью осевого и углового перемещения.

Ударник 3 имеет утонение 20 в средней части (или в виде однополостного гиперболоида) и установлен в корпусе в направляющих 21, выполненных с возможностью углового перемещения относительно оси устройства, например сопряжение их с корпусом по сферической поверхности.

В выходной полости 5 корпуса установпена мембрана 22, выше которой в стенке корпуса выполнено отверстие 23, Камера запитки снабжена золотниковой задвижкой 24, которая до срабатывания перекрывает отверстие 25 в боковой стенке корпуса. Отверстие 25 обеспечивает беэсифонный подьем бурильной колонны.

Устройство работает следующим образом, Его монтируют в составе буровой колонны труб. В процессе бурения устройство, встроенное в компоновку труб, обеспечивает циркуляцию рабочей среды через промывочный канал 9. При возникновении прихвата в колонну спускают бросовый запорный орган-шар, который при посадке перекрывает отверстие 18, После этого давление в надпоршневой полости 10 возрастает (перегородка 17 перфорированная).

При возрастании давления ударник 3 с клапанным затвором 7 перемещается вниз, при этом пружины 4 и 12 сжимаются, При возрастании нагрузки на затвор 7 от пружины 12 он приподнимается и под действием пружины 12 резко перемещается в тормозящую полость 8. Ударник 3 под действием пружины также перемещается вверх и нано ситудар по наковальне2, который формирует импульс силы, Она передается через корпус на прихваченную часть колонны в виде деформации последней и осевого усилия в сторону устья скважины, способствуя извлечению колонны из скважины.

Условием работы устройства является кривизна скважины, поэтому корпус в сложнопрофильной скважине упруго искривлен.

В связи с этим удар по наковальне будет нецентральным, т.е. частью торцевой flo верхности ударника, Так как центр массы

50 ударника не лежит на линии удара, то под действием кинетической энергии (равнодействующая приложена в центре массы ударника) ударник боковой поверхностью передаст энергию корпусу 1, следствием чего будет упругая поперечная деформация колонны. Направляющие 21 не препятствуют изгибу корпуса (ударник остается прямолинейным), так как выполнены с возможностью углового перемещения относительно оси устройства. Возникающие упругие поперечные деформации передаются на прихваченную часть колонны. Нецентральный удар по наковальне 2 торцом ударника вызывает в корпусе продольные и поперечные деформации.

Изгиб корпуса не влияет на взаимодействие элементов устройства, так как все подвижные элементы выполнены с возможностью углового перемещения: втулка 2 несколько меньше диаметра полости штока (снабжена уплотнением) и шарнирно взаимодействует с перегородкой 17 и со штоком 6. Затвор 7 смонтирован на штоке 6 посредством шарового шарнира 15, что позволяет ему точно садиться на седло клапана, выполненное на ударнике 3. Ударник при искривлении корпуса остается прямолинейным, гак как самоустанавливаются направляющие 21, Прямолинейность ударника при общей кривизне корпуса обеспечивает его нецентральность удара по наковальне.

Ввиду того, что возможная кривизна скважины не влияет на работоспособность устройства, длина его, а следовательно, и развиваемая мощность лимитируется прочностными свойствами материала при общепринятом давлении, развиваемом оборудованием, обслуживающим проходку скважины.

При отсутствии циркуляции ниже ударника (например, канал забило обвалом) сре-. заем мембрану 22 подачей импульса давления рабочей жидкости с устья скважины, Этим самым восстанавливаем циркуляцию жидкости ниже ударника через отверстие 23.

Компоновка устройства в колонне бурильных труб и увеличение мощности воэдействия значительно сокращают время, необходимое для ликвидации аварий в сложнопрофильных скважинах. (56) Авторское свидетельство СССР

М 658259, кл. Е 21 В 23/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 945363, кл. Е 21 В 23/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР N.

1298338, кл, Е 21 В 23/00, 1987.

Формула изобретения

Составитель А,Зверев

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор А.Бер

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3425

Производственно-издательский комбинат "Патент r. Ужгород, ул Гл :-ч

1. Способ ликвидации прихвата бурильной колонны, включающий передачу на прихваченную часть продольных и поперечных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности противоприхватных мероприятий в сложнопрофильных скважинах путем увеличения мощности воздействия, поперечные колебания на прихваченную часть бурильной колонны передают в виде упругих поперечных деформаций изгиба последней, 2, Устройство для ликвидации прихвата бурильной колонны, содержащее корпус с наковальней на внутренней поверхности, ударник с промывочным каналом, установленный в направляющих, смонтированных в корпусе, и подпружиненный относительно последнего силовой пружиной клапан, нагруженный встречными пружинами относительно корпуса и установленный с возможностью взаимодействия с ударником, и камеру запитки. отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности противоприхватных мероприятий в сложно-профильных скважинах путем увеличения мощности воздействия, оно снабжено полой втулкой, перфорированной перегородкой с осевым отверстием, установлен10 ной в камере эапи ки. и бросовым шаром для перекрытия осевого отверстия перфорированной перегородки, при этом шток клапана и его затвор выполнены полыми и сопряжены между собой шаровым шарниром, полая втулка размещена одним концом в перфорированной перегородке соосно с ее осевым отверстием и другимв полом штоке с воэможностью осевого и углового перемещений, ударник выполнен

2p с утонением в средней части, а направляющие ударника смонтированы в корпусе с возможностью углового перемещения относительно продольной оси устройства.