Керноотборный снаряд

 

Изобретение относится к устройствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды. Керноотборный снаряд содержит корпус с бурильной головкой. В корпусе размещен кожух, узел герметизации его нижней части с бурильной головкой, закрепленный в корпусе и герметизирующий верхний торец кожуха, узел подвески с циркуляционными отверстиями. Керноприемник с узлом кернорвателей в нижней части размещен в кожухе, связан с ним посредством радиальной опоры и установлен в узле подвески с возможностью осевого вращения посредством подшипника качения. В полости керноприемника установлен полый поршень с циркуляционными отверстиями в нижней части. Полость поршня заполнена герметизирующим или консервирующим составом. Шток с осевым каналом и сообщающимися с ним радиальными отверстиями коаксиально размещен относительно втулки с радиальными отверстиями. Втулка зафиксирована в полости керноприемника посредством замка с шаровыми запорными элементами и контактирует с керноприемником через уплотнение. Запорные элементы замка при фиксации втулки относительно штока размещаются в радиальной канавке на внешней поверхности штока. Верхняя часть штока размещена в полости поршня и образует с ним плунжерную пару. Нижняя часть штока взаимодействует с узлом герметизации, имеет перепускной клапан двунаправленного действия и подпружиненный фиксатор для взаимодействия с кожухом. Часть штока ниже узла герметизации имеет меньший диаметр. Сообщающиеся полости кожуха и керноприемника заполнены изолирующей жидкостью. Узел подвески и нижняя часть штока имеют заправочные отверстия с пробками. Расширяются эксплуатационные возможности снаряда, повышается информативность и вынос керновой пробы, а следовательно, и эффективность бурения с отбором керна. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды.

Известен керноотборный снаряд, содержащий соединенный с коронкой корпус с эжекторами в нагнетательном канале, закрепленный на корпусе переходник с подводными каналами и закрепленную на переходнике и расположенную в нагнетательном канале керноприемную трубу с кернорвателем, имеющую заполненную изолирующим составом камеру (авторское свидетельство СССР 1701890, кл. Е 21 В 25/08, 1991).

Недостатками известного снаряда является то, что изолирующий состав, размещенный в камере, не участвует в процессе выбуривания керна и не изолирует его от контакта с буровым раствором. Во-первых, прежде чем начнется встречное движение изолирующего состава к забою, необходимо пробурить определенный интервал. Во-вторых, камера с плунжером может перемещаться вверх, не вытесняя изолирующий состав. Кроме того, наличие перфорированной оболочки, расположенной с внешней стороны гидроцилиндра не позволяет эффективно использовать весь объем заправленного изолирующего состава.

Известен керноотборный снаряд, содержащий корпус с бурильной головкой, кожух, размещенный в корпусе, узел герметизации нижней части кожуха с бурильной головкой, закрепленный в корпусе и герметизирующий верхний торец кожуха, узел подвески с циркуляционными отверстиями, керноприемник с узлом кернорвателей в нижней части, размещенный в кожухе и установленный в узле подвески с возможностью осевого вращения посредством подшипника, поршень, установленный в полости керноприемника и зафиксированный посредством срезного штифта, и изолирующую жидкость, размещенную в сообщающихся полостях кожуха и керноприемника (авторское свидетельство СССР 1702729, Е 21 В 25/08, 1989).

Недостатками известного снаряда являются повышенный расход времени при подготовке снаряда к спуску в скважину на буровой, связанный с установкой поршня посредством срезного штифта. Низкая надежность изоляции керна от контакта с буровым раствором в процессе бурения и при подъеме его на поверхность. В процессе бурения это происходит из-за неравномерной подачи изолирующего вещества из керноотборника к забою вследствие вибрации, поперечных колебаний и изменения расстояния между стенками кожуха и керноприемника, а также между керноприемником и столбиком керна, возникают разносторонние перетоки жидкости вдоль оси и перемешивание изолирующего вещества с буровым раствором. Кроме того, при длительных подъемах бурового инструмента с применением промежуточных промывок происходит дальнейшая фильтрация бурового раствора в керновую пробу, тем самым, снижая ее информативность.

Решаемая изобретением задача - повышение надежности работы и технических возможностей керноотборного снаряда, повышение информативности и выноса керновой пробы.

При этом обеспечивается получение следующего технического результата: сохранение пластовых параметров керновой пробы, размеренная подача изолирующей жидкости из керноприемника через верхнее отверстие в полном объеме к забою в момент обуривания керна, тем самым максимально изолируя его от бурового раствора.

Для этого керноотборный снаряд, содержащий корпус с бурильной головкой, кожух, размещенный в корпусе, узел герметизации нижней части кожуха с бурильной головкой, закрепленный в корпусе и герметизирующий верхний торец кожуха, узел подвески с циркуляционными отверстиями, керноприемник с узлом кернорвателей в нижней части, размещенный в кожухе и установленный в узле подвески с возможностью осевого вращения посредством подшипника, поршень, установленный в полости керноприемника, и изолирующую жидкость, размещенную в сообщающихся полостях кожуха и керноприемника, имеет коаксиально размещенные шток с осевым каналом, сообщающимися с ним радиальными отверстиями и радиальной канавкой на внешней поверхности и втулку с радиальными отверстиями, поршень выполнен полым с циркуляционными отверстиями в нижней части, полость его заполнена герметизирующим или консервирующим составом, причем втулка зафиксирована в полости керноприемника посредством замка, контактирует с керноприемником через уплотнения, а запорные элементы замка имеют возможность размещения в радиальной канавке штока для его фиксации относительно втулки, при этом верхняя часть штока размещена в полости поршня и образует с ним плунжерную пару, а его нижняя часть взаимодействует с узлом герметизации.

Целесообразно также: - установить керноприемник в узле подвески посредством подшипника качения и связать его с кожухом посредством радиальной опоры, что устранит биение на керноприемнике и тем самым обеспечит целостность керна; - выполнить узел подвески и нижнюю часть штока с заправочными отверстиями и пробками, что обеспечит заправку керноотборного снаряда в собранном состоянии; - выполнить запорные элементы замка шаровыми, что упростит конструкцию замка и повысит надежность его работы; - выполнить шток с подпружиненным фиксатором для взаимодействия с кожухом, что обеспечивает упрощение сборки снаряда; - установить в нижней части штока перепускной клапан двунаправленного действия, а часть штока, расположенную ниже узла герметизации, выполнить меньшего диаметра, что обеспечивает выравнивание давлений в полостях снаряда при спуске его в скважину и уменьшение износа узла герметизации в месте контакта со штоком.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен керноотборный снаряд в исходном положении перед спуском в скважину; на фиг.2 - керноотборный снаряд в конце процесса бурения с отбором керна.

Керноотборный снаряд содержит корпус 1, соединенный с бурильной головкой 2. В корпусе 1 размещены кожух 3 с узлом герметизации 4 для уплотнения нижней части кожуха 3 с бурильной головкой 2 и узел подвески 5, герметизирующий верхний торец кожуха 3 и закрепленный в корпусе 1. Узел подвески 5 содержит заправочное отверстие 6 с пробкой 7, циркуляционные отверстия 8 и подшипники 9 качения. Керноприемник 10 размещен в кожухе 3 и установлен в узле подвески 5 с возможностью осевого вращения посредством подшипника 9. В нижней части керноприемника 10 установлен узел кернорвателей 11. Полости кожуха 3 и керноприемника 10, сообщающиеся через отверстия 12, выполненные в верхней части цилиндрической стенки последнего, заполнены изолирующей жидкостью 13. В керноприемнике 10 установлены полый поршень 14 с циркуляционными отверстиями 15 в нижней части цилиндрической стенки 16 и коаксиально размещенные втулка 17 с радиальными отверстиями 18 и замком 19 и шток 20. Шток 20 взаимодействует с узлом герметизации 4 и имеет осевой канал 21, сообщающийся с радиальными отверстиями 22, и радиальную канавку 23 на внешней поверхности. В нижней части штока 20 установлены подпружиненный фиксатор 24 для взаимодействия с кожухом 3 и перепускной клапан 25 двунаправленного действия. Втулка 17 через уплотнение 26 контактирует с керноприемником 10 и фиксируется в его полости посредством замка 19 при размещении его запорных элементов в кольцевой канавке 27, выполненной на внутренней поверхности керноприемника 10. При размещении запорных элементов замка 19 в радиальной канавке 23 штока 20 последний фиксируется относительно втулки 17. Полость поршня 14 заполняется герметизирующим или консервирующим составом 28 через заправочное отверстие 29 в нижней части штока 20, сообщающееся с его осевым каналом 21 и перекрываемого пробкой 30. Часть штока 20 расположенная ниже узла герметизации 4 имеет меньший диаметр по сравнению с остальной частью для прохождения изолирующей жидкости 13 в начальный момент бурения. Для устранения биения керноприемник 10 связан с кожухом 3 посредством радиальной опоры 31. В верхнем торце керноприемника 10 выполнено отверстие 32.

Керноотборный снаряд работает следующим образом.

Перед спуском в скважину производится подготовка снаряда, заключающаяся в сборке и заправках изолирующей жидкостью 13 и герметизирующим или консервирующим составом 28. Для этого кожух 3 с узлом герметизации 4 устанавливается в корпус 1. Поршень 14 (его полость) заполняется герметизирующим или консервирующим составом 28, помещается в керноприемник 10 и фиксируется относительно него замком 19. Затем керноприемник 10 с узлом подвески 5 и с узлом кернорвателей 11 помещается в полость кожуха 3, при помощи узла подвески 5 крепится к корпусу 1 и поджимается узел герметизации 4, который уплотняет шток 20, бурильную головку 2 и кожух 3. После сборки через заправочное отверстие 6 и отверстие 32 в верхнем торце керноприемника 10 сообщающиеся полости кожуха 3 и керноприемника 10 заполняются изолирующей жидкостью 13 и герметично закрывают пробкой 7 отверстие 6.

В исходном положении (фиг.1) снаряд на колонне труб (на чертеже не показана) спускают в скважину. По мере спуска снаряда к забою давление в сообщающихся полостях кожуха 3 и керноприемника 10 выравнивается по отношению к давлению в скважине через перепускной клапан 25, а бурильная колонна заполняется буровым раствором через промывочные отверстия в бурильной головке 2, полость корпуса 1 и циркуляционные отверстия 8 узла подвески 5.

Бурение с отбором керна производят, включив вращение снаряда, с промывкой скважины буровым раствором, нагнетаемым по колонне труб через циркуляционные отверстия 8 узла подвески 5, полость корпуса 1 и промывочные отверстия бурильной головки 2, с последующей передачей осевой нагрузки на бурильную головку 2. По мере поступления керна в снаряд осевая нагрузка передается на шток 20 после чего в замкнутом пространстве внутри кожуха 3 повышается давление. В следствие этого открывается перепускной клапан 25 и шток 20 с поршнем 14 перемещаются вверх, вытесняя изолирующую жидкость 13 из полости керноприемника 10 к забою через кольцевые пространства между кожухом 3 и керноприемником 10 и узлом герметизации 4 и нижней частью штока 20, имеющей меньший диаметр. Изолирующая жидкость 13, проходя через бурильную головку 2, предотвращает контакт бурового раствора с керном.

По мере бурения керн поступает в полость керноприемника 10, перемещая шток 20 с поршнем 14 до момента контакта керна с уплотнением 26, запорные элементы замка 19 совместятся с радиальной канавкой 23, а радиальные отверстия 18 втулки 17 совместятся с радиальными отверстиями 22 штока 20. После этого втулка 17 свободно перемещается в керноприемнике 10, а герметизирующий или консервирующий состав 28 перетекает, по мере проходки, из полости поршня 14 в зазор между керном и керноприемником 10.

Поступающий в полость керноприемника 10 керн выше уплотнения 26 покрывается герметизирующим или консервирующим составом 28, что позволяет сохранить горное давление на керн и исследовать его естественные свойства, тем самым повышается информативность.

По окончании рейса с отбором керна отрывом снаряда от забоя производят отделение керна от забоя узлом кернорвателей 11. После чего снаряд поднимают на поверхность, отделяется керноприемник 10 с узлом подвески 5 от корпуса 1 и вынимается керн из керноприемника 10 или отправляется на исследование вместе с керноприемником 10, в случае применения твердеющих герметизирующих составов.

Таким образом, использование керноотборного снаряда позволяет применять различные изолирующие жидкости и различные герметизирующие составы, обеспечивающие сохранность естественных свойств керновой пробы, что расширяет эксплуатационные возможности снаряда и повышает эффективность бурения с отбором керна.

Формула изобретения

1. Керноотборный снаряд, содержащий корпус с бурильной головкой, кожух, размещенный в корпусе, узел герметизации нижней части кожуха с бурильной головкой, закрепленный в корпусе и герметизирующий верхний торец кожуха, узел подвески с циркуляционными отверстиями, керноприемник с узлом кернорвателей в нижней части, размещенный в кожухе и установленный в узле подвески с возможностью осевого вращения посредством подшипника, поршень, установленный в полости керноприемника, и изолирующую жидкость, размещенную в сообщающихся полостях кожуха и керноприемника, отличающийся тем, что он снабжен коаксиально размещенными штоком с осевым каналом, сообщающимися с ним радиальными отверстиями и радиальной канавкой на внешней поверхности и втулкой с радиальными отверстиями, поршень выполнен полым с циркуляционными отверстиями в нижней части, полость его заполнена герметизирующим или консервирующим составом, причем втулка зафиксирована в полости керноприемника посредством замка, контактирует с керноприемником через уплотнения, а запорные элементы замка имеют возможность размещения в радиальной канавке штока для его фиксации относительно втулки, при этом верхняя часть штока размещена в полости поршня и образует с ним плунжерную пару, а его нижняя часть взаимодействует с узлом герметизации.

2. Керноотборный снаряд по п.1, отличающийся тем, что керноприемник установлен в узле подвески посредством подшипника качения и связан с кожухом посредством радиальной опоры.

3. Керноотборный снаряд по п.1, отличающийся тем, что узел подвески и нижняя часть штока имеют заправочные отверстия с пробками.

4. Керноотборный снаряд по п.1, отличающийся тем, что запорные элементы замка выполнены шаровыми.

5. Керноотборный снаряд по п.1, отличающийся тем, что шток имеет подпружиненный фиксатор для взаимодействия с кожухом.

6. Керноотборный снаряд по п.1, отличающийся тем, что в нижней части штока установлен перепускной клапан двунаправленного действия, а часть штока, расположенная ниже узла герметизации, имеет меньший диаметр.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды

Изобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для колонкового бурения скважин с отбором керна

Изобретение относится к горному делу, в частности к средствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды
Изобретение относится к твердеющей композиции на основе гипса для производства твердеющего гипсового вяжущего, содержащая двухкомпонентный состав, включающий: (а) первый компонент, содержащий обожженный гипс, суспендированный в воде, и замедляющее схватывание вещество, включающее (i) органическую кислоту, содержащую по крайней мере две кислотные группы, выбранные из группы, состоящей из карбоксила, сульфата, сульфоната, фосфата или фосфоната, причем указанная кислота также содержит по выбору по крайней мере одну гидроксильную группу на молекулу; и/или (ii) неорганические анионы, выбранные из группы, состоящей из полифосфата и полибората или их смесей, и (b) второй компонент, содержащий ускоряющее схватывание вещество, включающее растворимые в воде соли, содержащие ионы многовалентных металлов

Изобретение относится к горному делу, а именно: к устройствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при бурении скважин с отбором герметизированного керна

Изобретение относится к устройствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, а именно к бурению скважин с отбором керна

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для бурения с отбором керна и с сохранением пластовой среды

Изобретение относится к горному делу, а именно к бурению скважин с отбором керна и сохранением пластовой среды

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для бурения с отбором керна

Изобретение относится к способам опробования скважин при поисках и разведке месторождений природных газогидратов

Изобретение относится к устройствам для отбора керна при бурении нефтяных скважин. Технический результат заключается в повышении надежности освобождения от прихвата бурильной головки, корпуса и центраторов керноотборного снаряда, а также повышении надежности разъединения бурильной колонны в месте установки разъединителя керноприемника. Керноотборный снаряд содержит трубчатый корпус, верхний и нижний переводники, бурильную головку, керноприемник, содержащий в верхней части опору вращения и регулируемую подвеску, а в нижней части – устройство отделения керна от забоя. Регулируемая подвеска выполнена в виде резьбового трубчатого элемента, имеющего сквозные каналы для прокачки бурового раствора через полость между трубчатым корпусом и керноприемником. Керноотборный снаряд дополнительно содержит разъединитель керноприемника, состоящий из ниппеля, предохранительной муфты, резьбовой втулки с упорным буртом и упорной шайбы, размещенных между верхним переводником и верхней частью трубчатого корпуса. Резьбовой трубчатый элемент выполнен двухрезьбовым с дополнительной внутренней резьбой, упорная шайба размещена во внутренней расточке ниппеля, расположенной со стороны верхнего переводника, резьбовая втулка снабжена устройством для затяжки резьбы, выполненным на упорном бурте. Резьбовой трубчатый элемент дополнительно скреплен с ниппелем при помощи дополнительной внутренней резьбы с резьбовой втулкой, имеющей упорный бурт, и упорной шайбы, установленной во внутренней расточке указанного ниппеля. Шаг S резьбы предохранительной муфты в соединении с ниппелем, шаг Т резьбы предохранительной муфты в соединении с верхней частью трубчатого корпуса и шаг Т резьбы ниппеля в соединении с верхним переводником связаны соотношением S=(3,5÷4,5)T. Шаг N резьбы ниппеля в соединении с резьбовым трубчатым элементом и шаг М дополнительной внутренней резьбы резьбового трубчатого элемента в соединении с резьбовой втулкой связаны соотношением N=(1,4÷1,7)M. 5 ил.

Изобретение относится к устройствам для отбора изолированного керна при бурении нефтяных скважин. Технический результат заключается в повышении надежности керноотборного снаряда для отбора изолированного керна, предотвращении аварийных ситуаций и обеспечении безопасности при разборке керноприемника. Керноотборный снаряд содержит трубчатый корпус, верхний и нижний переводники, бурильную головку, керноприемник. Керноприемник выполнен в виде одной или нескольких керноприемных труб и одной или нескольких керноприемных муфт, соединенных между собой резьбой, и содержит в верхней части опору вращения и регулируемую подвеску, а в нижней части – устройство отделения керна в виде цангового и рычажного кернорвателей и нижний узел герметизации в виде диафрагмы, перекрывающей полость керноприемника от забоя. В опоре вращения керноприемника установлена резьбовая пробка, перекрывающая полость керноприемника от полости трубчатого корпуса. Полость керноприемника между диафрагмой и резьбовой пробкой в опоре вращения заполнена изолирующей жидкостью. В резьбовом соединении керноприемной муфты и керноприемной трубы на части внутренней резьбы керноприемной муфты со стороны заходной части внутренней резьбы выполнены внутренние продольные пазы. На части наружной резьбы керноприемной трубы со стороны заходной части наружной резьбы выполнены наружные продольные пазы. Указанные внутренние и наружные продольные пазы расположены по разные стороны относительно срединной части указанного резьбового соединения с возможностью сообщения при развинчивании наружных продольных пазов керноприемной трубы и внутренних продольных пазов керноприемной муфты между собой и с полостью керноприемника. 4 ил.
Наверх