Скважинный вибратор для обсадной колонны

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к устройствам для цементирования обсадных колонн. Обеспечивает упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы. Сущность изобретения: вибратор включает полый корпус с присоединительными резьбами, подпружиненный вверх поршень-клапан и перепускной канал. Согласно изобретению полый корпус соединен с обсадной колонной труб ниже обратного клапана и снабжен верхним, средним и нижним рядами радиальных отверстий, которые соединены снаружи перепускным каналом. В перепускном канале установлен выполненный кольцевым поршень-клапан. Полость полого корпуса между верхним и средним рядами радиальных отверстий снабжена перегородкой с дроссельным отверстием. Средний ряд радиальных отверстий выполнен с возможностью перекрытия поршнем-клапаном в начальном положении. 1 ил.

 

Изобретение относится к строительству скважин, а именно к устройствам для цементирования обсадных колонн.

Известен вибробашмак цементируемой колонны (патент РФ №2061841, МПК 7 Е21В 33/16, опубл. 10.06.1996 г.), включающий полый корпус с боковыми отверстиями, присоединительной резьбой и предохранительным клапаном, цилиндр из легкоразбуриваемого материала с полостью, входным каналом, сообщающим полость корпуса с полостью цилиндра, и выходным осевым каналом, сообщающим полость цилиндра с внешним пространством, зубчатое колесо из легкоразбуриваемого материала на легкоразбуриваемом валу, размещенное в полости, сопло из легкоразбуриваемого материала, помещенное во входном канале и ориентированное в область делительного диаметра зубчатого колеса, и направляющую пробку, при этом цилиндр выполнен с карманом и полостью в виде цилиндрической полости, которая перекрыта диском, имеющим карман и эксцентричное отверстие, а вал зубчатого колеса выполнен с дебалансом в виде втулки с эксцентричным пластинчатым кругом и установлен по оси цилиндрической полости в карманах цилиндра и диска с возможностью открытия-закрытия пластинчатым кругом эксцентричного отверстия, при этом входной канал выполнен тангенциальным по отношению к цилиндрической полости, а боковое отверстие корпуса выполнено со стороны диска по оси цилиндрической полости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является башмак обсадной колонны (авторское свидетельство SU №1661372, МПК 7 Е21В 33/14, опубл. в бюл. №25 от 07.07.1991 г.), включающий полый корпус с проходным верхним и нижним переводниками и расположенный внутри корпуса поршень-клапан с выступами на наружной поверхности в верхней части, подпружиненный относительно верхнего переводника, и шток, проходящий внутри поршня-клапана и связанный нижним концом с нижним переводником, при этом поршень-клапан выполнен с двумя внутренними полостями, разделенными кольцевым выступом, образующим осевой канал, и имеет элемент для перекрытия этого канала, причем этот элемент перекрывает осевой канал в верхнем положении поршня клапана и открывает в нижнем положении последнего.

Как аналогу, так и прототипу присущи общие недостатки:

во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

во-вторых, сложность изготовления и сборки, обусловленная большим количеством технологически сложных деталей, что несомненно увеличивает стоимость изделия, а невыполнение жестких требований при изготовлении и сборке снижает надежность работы устройства.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции устройства и повышение надежности его работы.

Поставленная техническая задача решается предлагаемым скважинным вибратором для обсадной колонны, включающим полый корпус с присоединительными резьбами, подпружиненный вверх поршень-клапан и перепускной канал.

Новым является то, что полый корпус соединен с обсадной колонной труб снизу ниже обратного клапана и снабжен верхним, средним и нижним рядами радиальных отверстий, которые соединены снаружи перепускным каналом, в котором установлен поршень-клапан, выполненный кольцевым, при этом полость полого корпуса между верхним и средним рядами радиальных отверстий снабжена перегородкой с дроссельным отверстием, а средний ряд радиальных отверстий выполнен с возможностью перекрытия поршнем-клапаном в начальном положении.

На чертеже изображено предлагаемое устройство перед цементированием обсадной колонны в продольном разрезе.

Скважинный вибратор для обсадной колонны состоит из полого корпуса 1 с присоединительньми резьбами 2 и 3 и снабжен верхним 4, средним 5 и нижним 6 рядами радиальных отверстий, которые соединены снаружи перепускным каналом 7. В перепускном канале 7 установлен поршень-клапан 8, выполненный кольцевым и подпружиненный вверх посредством пружины 9. Кроме того, перепускной канал 7 снабжен технологическим отверстием 10 для исключения «поршневания» в процессе работы устройства. Полый корпус 1 соединен с нижним концом обсадной колонны 11 посредством обратного клапана 12. Полость полого корпуса 1 между верхним 4 и средним 5 рядами радиальных отверстий снабжена перегородкой 13 с дроссельным отверстием 14. Дроссельное отверстие 14 имеет небольшой диаметр (3-5 мм).

Средний ряд 5 радиальных отверстий полого корпуса 1 выполнен с возможностью перекрытия поршнем-клапаном 8 в начальном положении. На нижнем конце полого корпуса 1 посредством муфты 15 установлена башмачная труба 16 со сквозными отверстиями 17.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском скважинного вибратора для обсадной колонны в скважину производят его сборку. Для этого сначала в присоединительную резьбу 3 полого корпуса 1 вворачивают обратный клапан 12, который затем наворачивают на нижний конец обсадной колонны 11, а в присоединительную резьбу 2 полого корпуса 1 посредством муфты 15 вворачивают башмачную трубу 16 со сквозными отверстиями 17.

Далее обсадную колонну 11 спускают в скважину, при этом в процессе спуска обсадной колонны 11 находящаяся в скважине жидкость сквозь сквозные отверстия 17 башмачной трубы 16 и дроссельное отверстие 14 в перегородке 13 перетекает снизу вверх, заполняя внутреннее пространство обсадной колонны 11.

В процессе продавки цементного раствора, имеющего плотность значительно превосходящую плотность скважинной жидкости, пропускными способностями дроссельного отверстия 14 перегородки 13 можно пренебречь.

Производят цементирование обсадной колонны 11 любым известным способом, например с помощью продавочной пробки (не показано). С этой целью закачивают расчетное количество цементного раствора в обсадную колонну 11, после чего начинают продавку цементного раствора за обсадную колонну, при этом в процессе продавки цементного раствора последний через обратный клапан 12 попадает в полый корпус 1 скважинного вибратора для обсадной колонны и через верхний ряд радиальных отверстий 4 попадает в перепускной канал 7, заполняя его выше поршня-клапана 8, при этом в начальном положении последний герметично перекрывает средний ряд радиальных отверстий 5.

Продавку цементного раствора продолжают, при этом давление в перепускном канале 7 повышается, а это вызывает сжатие пружины 9 и перемещение поршня-клапана 8 вниз до тех пор, пока не откроется средний ряд радиальных отверстий 5.

Как только откроется средний ряд радиальных отверстий 5, продавливаемый цементный раствор устремляется внутрь полого корпуса 1, при этом происходит выравнивание давлений над и под перегородкой 13 и поршень-клапан 8, выполненный кольцевым, за счет возвратной силы пружины 9 поднимается вверх и занимает первоначальное положение, кроме того, цементный раствор попадает через нижний ряд радиальных отверстий 6 в нижнюю часть перепускного канала 7, где расположена пружина 9, и дополнительно поддавливает поршень-клапан 8 снизу вверх, таким образом происходит импульс, то есть цикл открытия и закрытия среднего ряда радиальных отверстий 5 полого корпуса 1.

В дальнейшем цикл повторяется как описано выше, то есть происходит вибрация, при этом цементный раствор, попавший в полый корпус 1 под перегородкой 13, через сквозные отверстия 17 башмачной трубы 16 выходит в пространство 18 за обсадной колонной 11 и поднимается вверх, цементируя обсадную колонну 11.

Предлагаемый скважинный вибратор для обсадной колонны состоит из технологически простых деталей, что позволяет снизить материальные затраты на изготовление и сборку, а повышение надежности в работе обусловлено упрощением конструкции устройства.

Скважинный вибратор для обсадной колонны, включающий полый корпус с присоединительными резьбами, подпружиненный вверх поршень-клапан и перепускной канал, отличающийся тем, что полый корпус соединен с обсадной колонной труб снизу ниже обратного клапана и снабжен верхним, средним и нижним рядами радиальных отверстий, которые соединены снаружи перепускным каналом, в котором установлен поршень-клапан, выполненный кольцевым, при этом полость полого корпуса между верхним и средним рядами радиальных отверстий снабжена перегородкой с дроссельным отверстием, а средний ряд радиальных отверстий выполнен с возможностью перекрытия поршнем-клапаном в начальном положении.