Забойный вибратор для аварийных работ в скважинах

 

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к погружным вибрационным механизмам. Для повышения надежности работы путем сохранения усилия крутящего момента и обеспечения при этом полной гарантии от расслабления каких-либо резьбовых соединений в нижней части телескопически установленного в корпусе штока установлен поршень, уплотнение размещено на наружной поверхности поршня, а наружная поверхность в виде многогранника выполнена по всей длине штока. 2 ил.

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к погружным вибрационным механизмам.

Известен погружной гидравлический вибратор с двухклапанной системой распределения жидкости, содержащий корпус с наковальнями и боек (Коломоец А.В. Ветров А. К. Современные методы предупреждения и ликвидации аварий в разведочном бурении. М. "Недра", 1977, с. 140-142). Недостаток гидровибратора в том, что со спускаемой колонной труб гидровибратор имеет жесткую связь. В результате этого эффективность работы гидровибратора незначительна, т.к. диапазон частот колебаний колонны труб на порядок меньше диапазона частоты колебаний гидровибратора и невозможно достичь их совпадения и работы в резонансном режиме.

Известен специальный трубобур для развинчивания труб (обзорная информация серии "Бурение", "Ликвидация прихватов бурильной колонны с использованием ударных механизмов", Выпуск 18, М. 1982, с. 47-49). При работе трубобура отсутствуют усилия крутящего момента, что отрицательно сказывается на работе резьбовых соединений расположенных ниже переводников, т.е. они развинчиваются.

Сущность изобретения заключается в том, что в забойном гидровибраторе для аварийных работ в скважинах, содержащим полый корпус в верхней части которого выполнено отверстие в виде многогранника, телескопически расположенный в корпусе шток, имеющий наружную поверхность в виде многогранника под отверстие корпуса, связанную со штоком муфту для соединения с колонной труб, уплотнение для герметизации штока относительно корпуса и размещенные в полости корпуса боек с наковальней, в нижней части штока установлен поршень, уплотнение размещено на наружной поверхности поршня, а наружная поверхность в виде многогранника выполнена по всей длине штока.

Заявленная совокупность признаков позволяет обеспечить работу гидровибратора в резонансном режиме и подвижку прихваченных труб за счет разделения колонны труб на колеблющуюся и неподвижную части при условии сохранения усилия крутящего момента. При условии выполнения резонанса, т.е. совпадения частоты вынужденных (частота колебаний вибратора) и собственных (частота колебаний прихваченных труб) колебаний достигается максимальная амплитуда колебаний и наибольший эффект при ликвидации прихвата.

В зависимости от подачи промывочной жидкости, рабочая частота колебаний вибратора находится в диапазоне от 30 до 100 Гц, что позволяет его расположить как можно ближе к интервалу прихвата, т.е. в наиболее эффективном месте.

Таким образом, в предлагаемом гидровибраторе происходит разъединение колонны труб на колеблющуюся и неподвижную части, но при этом полностью сохраняются усилия крутящего момента, что обеспечивает полную гарантию от расслабления каких-либо резьбовых соединений.

Для проведения ловильных работ вращение гидровибратору передается от колонны труб через многогранный шток на корпус с соответствующим сечением в верхней части гидровибратора, в котором возможно осевое перемещение штока. Гидровибратор работает при определенном перепаде давления, поэтому с помощью уплотнительного поршня обеспечивается герметизация корпуса и штока гидровибратора.

На фиг. 1 изображен забойный гидровибратор для аварийных работ в скважинах, на фиг.2 разрез верхней части гидровибратора по А-А.

Забойный гидровибратор содержит корпус 1, с наковальнями 2 и бойком 3. В верхней части гидровибратора размещен с возможностью телескопического перемещения шток 4 с поршнем 5, имеющим уплотнительные кольца 6. Верхней частью шток 4, через соединительную муфту 7, жестко соединяется колонной труб. Шток 4 с уплотнительным поршнем 5 имеют осевой промывочный канал 8. Для передачи крутящего момента от бурильной колонны гидровибратору отверстие корпуса 1, в котором возможно перемещение штока 4, и сам шток 4 выполнены в виде многогранника, например, квадрата (фиг. 2).

Забойный гидровибратор для аварийных работ в скважинах работает следующим образом.

При спуске гидровибратора в скважину и успешном завершении ловильных операций устанавливают колонну труб в такое положение, чтобы шток 4 с уплотнительным поршнем 5 вошел в корпус 1 гидровибратора на всю длину хода штока. Затем осуществляют подачу промывочной жидкости, которая через осевой канал 8 попадает в гидравлическую часть вибратора и обеспечивает удары бойка 3 по наковальням 2, создавая вибрацию.

Контактирующая поверхность уплотнительного поршня 5 с уплотнительными кольцами 6 и корпуса 1 обеспечивает герметичность при работе гидровибратора. Колебания, создаваемые гидровибратором, передаются через ловильный инструмент прихваченным трубам. Верхней частью корпуса 1 гидровибратор будет совершать колебательные перемещения относительно штока 4 и уплотнительного поршня 5. Т.о. на спускаемую колонну труб не передаются колебаниям, создаваемые гидровибратором.

Регулируя подачу промывочной жидкости, достигают такой частоты колебаний гидровибратора, которая соответствует расчетной собственной частоте прихваченных труб. Благодаря тому, что в нижней части штока установлен поршень с уплотнением, а наружная поверхность в виде многогранника выполнена по всей длине штока, сохраняются усилия крутящего момента. Поэтому отсутствует расслабление каких-либо резьбовых соединений расположенных ниже переводников гидровибратора, что позволяет не проводить операцию по подвинчиванию их путем вращения бурильной колонны при осевой нагрузке, которая может привести к разъединению по левой резьбе.

При вибрации в зоне резонанса прихваченные трубы под действием силы тяжести постепенно перемещаются вниз на всю длину хода штока 4. После того, как произошел сдвиг прихваченных труб, начинают расхаживание колонны труб и ликвидируют прихват.

Конструкция гидровибратора проста, он удобен и надежен в эксплуатации. Кроме того, при работе гидровибратора создаваемые им колебания не передаются колонне труб, расположенных над ним, что увеличивает долговечность как устьевого оборудования, так и самых труб.

Формула изобретения

Забойный гидровибратор для аварийных работ в скважинах, содержащий полый корпус, в верхней части которого выполнено отверстие в виде многогранника, телескопически расположенный в корпусе шток, имеющий наружную поверхность в виде многогранника под отверстие корпуса, связанную со штоком муфту для соединения с колонной труб, уплотнение для герметизации штока относительно корпуса и размещенные в полости корпуса боек с наковальней, отличающийся тем, что в нижней части штока установлен поршень, уплотнение размещено на наружной поверхности поршня, а наружная поверхность в виде многогранника выполнена по всей длине штока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2