Двойной керноизолирующий снаряд

 

Изобретение относится к горному делу, а именно к средствам для бурения с отбором керна и сохранением пластовой среды. Устройство содержит корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена керноприемная труба с наружными каналами. Керноприемная труба заполнена антифрикционной изолирующей жидкостью и закрыта снизу подвижным поршнем с уплотнительным элементом и штоком. Шток выступает ниже кромки породоразрушающего элемента. Внешняя боковая поверхность подвижного поршня снабжена со стороны оснований продольными пазами, прерываемыми кольцевыми проточками и ограниченными буртами. Между буртами размещены резиновые шайбы, фиксируемые упругими втулками. Упругие втулки размещены между резиновыми шайбами. Наружный диаметр резиновых шайб больше внутреннего диаметра керноприемной трубы. Периферийная часть снабжена треугольными выемками, вершины которых направлены к оси поршня и находятся на уровне наружных поверхностей упругих втулок. Конец штока выполнен в виде вогнутого конуса. Уплотнительный элемент установлен на выступе между кольцевыми проточками. Опора вращения выполнена герметичной, маслонаполненной. Использование изобретения позволяет повысить информативность кернового материала за счет повышения надежности получения представительного керна и сохранения его остаточной водонасыщенности. 3 ил.

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

Известен двойной керноизолирующий снаряд (Авторское свидетельство СССР 1249151, кл. Е 21 В 25/08, 1986), содержащий наружный корпус, породоразрушающий инструмент и керноприемную трубу, заполненную антифрикционным изолирующим веществом, заглушенную сверху заглушкой и закрытую снизу продольно подвижным поршнем с уплотнительным кольцом и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента.

Недостатком этого снаряда являются низкие показатели сохранности керна.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является двойной керноизолирующий снаряд (Авторское свидетельство СССР 1657603, кл. Е 21 В 25/08, 1991), содержащий наружный корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена внутренняя керноприемная труба с наружными каналами, сообщающимися на входе и выходе, заполненная антифрикционной изолирующей жидкостью, заглушенная сверху заглушкой и закрытая снизу подвижным поршнем с уплотнительными элементами и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента.

Недостатками известного снаряда являются невысокие показатели сохранности керна. Это обусловлено низкой надежностью получения представительного керна и сохранения его остаточной водонасыщенности вследствие зашламования керноприемника и вытеснения антифрикционной изолирующей жидкости из его полости при спуске снаряда на забой скважины и заклинкой керноприемника из-за разрушения подшипника опоры вращения абразивным буровым раствором в процессе бурения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение достоверной информативности кернового материала.

Технический результат состоит в повышении сохранности керна.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что в двойном керноизолирующем снаряде, содержащем корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена керноприемная труба с наружными каналами, заполненная антифрикционной изолирующей жидкостью и закрытая снизу подвижным поршнем с уплотнительными элементами и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего инструмента, в отличие от прототипа внешняя боковая поверхность поршня со стороны оснований снабжена продольными пазами, прерываемыми кольцевыми проточками и ограниченными буртами, между буртами размещены резиновые шайбы, фиксируемые упругими втулками, размещенными между резиновыми шайбами, наружный диаметр резиновых шайб больше внутреннего диаметра керноприемной трубы, а периферийная часть снабжена треугольными выемками, вершины которых направлены к оси поршня и находятся на уровне наружных поверхностей упругих втулок, конец штока выполнен в виде вогнутого конуса, уплотнительный элемент установлен на выступе между кольцевыми проточками, а опора вращения выполнена герметичной, маслонаполненной.

Таким образом, по наличию отличительных признаков можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

Изобретение позволяет решить насущную проблему геологии - повышение представительности и информативности кернового материала. На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображен продольный разрез предлагаемого двойного керноизолирующего снаряда в исходном положении, на фиг.2 - подвижный поршень в сборе перед установкой в керноприемник, на фиг.3 - вид А на фиг.2.

Двойной керноизолирующий снаряд содержит корпус 1 с породоразрушающим инструментом 2, в корпусе 1 на герметичной, маслонаполненной опоре вращения 3 размещена керноприемная труба 4 с кернорвателем 5, на внешней поверхности керноприемной трубы 4 выполнены наружные каналы 6, полости наружных каналов 6 через отверстия 7 сообщаются с полостью 8 керноприемной трубы 4 по всей длине трубы. На вершинах ребер наружных каналов 6 размещены тела качения 9, которые равномерно распределены по длине наружных каналов 6. Сверху керноприемная труба закрыта муфтой 10 с пробкой 11, снизу полость 8 керноприемной трубы 4 закрывает подвижный поршень 12 с уплотнительным элементом 13, шток 14 подвижного поршня 12 выступает ниже кромки породоразрушающего инструмента 2. Внешняя боковая поверхность подвижного поршня 12 со стороны оснований снабжена продольными пазами 15, прерываемыми кольцевыми проточками 16 и ограниченными буртами 17. Между буртами 17 размещены резиновые шайбы 18, фиксируемые упругими втулками 19. Наружный диаметр резиновых шайб 18 больше внутреннего диаметра керноприемной трубы 4, периферийная часть резиновых шайб 18 снабжена треугольными выемками 20. Конец штока 14 выполнен в виде вогнутого конуса 21. Уплотнительный элемент 13 в упруго растянутом состоянии установлен на выступе 22 между кольцевыми проточками 16.

Двойной керноизолирующий снаряд работает следующим образом. Подвижный поршень 12 с упруго растянутым уплотнительным элементом 13, размещенным в верхней части выступа 22, устанавливают в кернорвателе 5, перекрывая полость 8 керноприемной трубы 4 снизу. Через канал в муфте 10 керноприемная труба 4 заполняется антифрикционной изолирующей жидкостью, плотность которой меньше плотности бурового раствора, закрывается пробкой 11 и посредством герметичной маслонаполненной опоры вращения 3 крепится в корпусе 1, жестко связанном с породоразрушающим инструментом 2, при этом резиновые шайбы 18 упруго взаимодействуют с внутренними поверхностями керноприемной трубы 4 и породоразрушающего инструмента 2, треугольные выемки 20 предотвращают образование складок на поверхности резиновых шайб 18, обеспечивая плотный упругий контакт, а конец штока 14 выступает ниже кромки породоразрушающего инструмента 2.

Собранный двойной керноизолирующий снаряд на колонне бурильных труб спускают в скважину, при этом по мере спуска в скважину подвижный поршень 12 и уплотнительный элемент 13 будут испытывать усилие от перепада давления между гидростатическим давлением бурового раствора в скважине и полостью 8, так как она заполняется антифрикционной изолирующей жидкостью и герметизируется при атмосферном давлении. Под действием этого усилия подвижный поршень 12 будет постепенно перемещаться вверх, сжимая остатки воздуха в полости 8, уплотнительный элемент 13, сдвигаясь вдоль выступа 22, западет в нижнюю кольцевую проточку 16, так как он был растянут при установке. После смещения уплотнительного элемента 13 в кольцевую проточку 16 полость 8 разгерметизируется и давление в ней и в скважине выравниваются, но благодаря меньшей плотности антифрикционной изолирующей жидкости по сравнению с буровым раствором излива антифрикционной изолирующей жидкости в скважину происходить не будет. Поскольку резиновые шайбы 18 упруго взаимодействуют с внутренними поверхностями керноприемной трубы 4 и породоразрушающего инструмента 2, дальнейшее перемещение подвижного поршня 12 прекратится и на протяжении дальнейшего спуска проходное сечение породоразрушающего инструмента 2 будет перекрыто подвижным поршнем 12, чем исключается проникновение внутрь керноприемной трубы 4 бурового раствора, ее зашламование и забивание проходного сечения глинистой коркой, сдираемой породоразрушающим инструментом 2 со стенок скважины. Если усилия на подвижный поршень 12 и уплотнительный элемент 13 от перепада давлений малы, то разгерметизация полости 8 произойдет при постановке снаряда на забой, при этом выступающий ниже кромки породоразрушающего инструмента 2 конец штока 14 перемещает подвижный поршень 12 вверх, уплотнительный элемент 13 западает в кольцевую проточку 16, антифрикционная изолирующая жидкость перетекает под поршень.

Бурение с отбором керна производят вращением корпуса 1 с промывкой забоя через промывочные каналы 23 и созданием нагрузки на породоразрушающий инструмент 2 частью веса бурильной колонны. По мере выбуривания керн заполняет полость 8 керноприемной трубы 4, перемещая на себе подвижный поршень 12 и вытесняя из полости антифрикционную изолирующую жидкость, которая через отверстия 7 и полость наружных каналов 6 поступает в нижнюю часть керноприемника, предотвращая доступ бурового раствора к выбуриваемому керну, чем обеспечивается повышение информативности керна ввиду сохранения естественной водонасыщенности.

Выбуриваемый столбик керна упирается в вогнутый конус 21 конца штока 14, при этом резиновые шайбы 18, упруго взаимодействующие с внутренней поверхностью керноприемной трубы 4, центрируют столбик керна в полости 8, устраняя передачу поперечной вибрации керноприемника на керн. Благодаря антифрикционным свойствам изолирующей жидкости и резиновых шайб 18, а также наличию отверстий 7, наружных каналов 6 и продольных пазов 15, подвижный поршень 12 легко перемещается в полости 8, снижая до минимума сопротивления заходу керна. Герметичная маслонаполненная опора вращения 3 обеспечивает неподвижность керноприемной трубы 4 относительно вращающегося корпуса 1 и гарантирует значительную долговечность работы подшипников, а тела качения 9 на ребрах наружных каналов 6 снижают силы трения при контакте керноприемной трубы 4 с корпусом 1. Все это способствует сохранению керна, в особенности представленного породами с низкой прочностной характеристикой.

Формула изобретения

Двойной керноизолирующий снаряд, содержащий корпус с породоразрушающим инструментом, в котором на опоре вращения размещена керноприемная труба с наружными каналами, заполненная антифрикционной изолирующей жидкостью и закрытая снизу подвижным поршнем с уплотнительным элементом и штоком, выступающим ниже кромки породоразрушающего элемента, отличающийся тем, что внешняя боковая поверхность поршня со стороны оснований снабжена продольными пазами, прерываемыми кольцевыми проточками и ограниченными буртами, между буртами размещены резиновые шайбы, фиксируемые упругими втулками, размещенными между резиновыми шайбами, наружный диаметр резиновых шайб больше внутреннего диаметра керноприемной трубы, а периферийная часть снабжена треугольными выемками, вершины которых направлены к оси поршня и находятся на уровне наружных поверхностей упругих втулок, конец штока выполнен в виде вогнутого конуса, уплотнительный элемент установлен на выступе между кольцевыми проточками, а опора вращения выполнена герметично, маслонаполненной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

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

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 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.

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента для бурения скважин, а именно к бурголовкам к керноотборному снаряду для отбора изолированного керна. Технический результат заключается в повышении качества отобранного керна и эксплуатационной долговечности бурголовки. Бурголовка к керноотборному снаряду для отбора изолированного керна содержит полый корпус с наружными и торцевыми лопастями, в которых закреплены скважино- и кернообразующие резцы, резьбу, выполненную в верхней части корпуса для соединения с корпусом керноотборного снаряда, промывочные отверстия, выполненные в теле корпуса бурголовки и выходящие из полости корпуса в его торцевые канавки, расположенные между торцевыми лопастями, центральное керноприемное отверстие, выполненное в нижней части корпуса бурголовки, выполненную концентрично над керноприемным отверстием цилиндрическую расточку, соединенный с корпусом узла отделения керна стакан, в кольцевых канавках которого установлены разрезные уплотнительные кольца, выполненные из упругодеформируемого металла. Бурголовка дополнительно содержит металлическую втулку, неподвижно закрепленную в цилиндрической расточке и взаимодействующую с установленным в ней стаканом. Твердость материала втулки соответствует твердости материала разрезных уплотнительных колец. Кернообразующие резцы, закрепленные в торцевых лопастях, при вращении бурголовки описывают окружность, диаметр D1 которой больше диаметра Dк выбуриваемого керна на 5…10 мм. В керноприемном отверстии выше торцевых канавок дополнительно неподвижно установлены финишные кернообразующие резцы, которые при вращении бурголовки описывают окружность с диаметром, равным диаметру Dк выбуриваемого керна. 2 ил., 2 прил.
Наверх