Устройство для герметизации устья бурящейся скважины

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТРРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)956747 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.02.81 (21) 3248317/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Е 21 В 33/ОЗ

Гасударственный кеннтет

СССР

Опубликовано 07.09.82. Бюллетень №ЗЗ

Дата опубликования описания 07.09.82 (53) УДК 622.245..7 (088.8) пе делан нзаеретеннй и етернтий,Л. Д Базанов, Н. А. Горохов, Е. Д. Хромин, А. Д. Хромин и В. П. Залогин 2,, „-"(." . =..;.; т;и -..

) (72) Авторы изобретения

Московский ордена Трудового Красного Зна геологоразведочный институт им. Серго Орджо (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ УСТЬЯ

БУРЯЩЕЙСЯ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к геологоразведочному бурению, а именно к оборудованию для герметизации устья скважины при бурении с обратной циркуляцией промывочного агента.

Известно устройство для герметизации 5 устья скважины при бурении с прямой промывкой, основной частью которого является уплотнительный эластичный элемент, предотвращающий утечку жидкости между корпусом устройства и вращающейся бурильной трубой (1).

Утечка жидкости предотвращается значительным усилием прижатия уплотнительного эластичного элемента, что неизбежно влечет его повышенный износ.

Известно также устройство для гермети- 15 зации устья буря|цейся скважины, включающее корпус с отводным патрубком, переводник и уплотнительный элемент, установленный на фланце соосно с колонной бурильных труб (2).

Недостатком этого устройства является то, что для обеспечения надежной герметизации требуется значительное усилие прижатия (нажимной гайкой) эластичного элемента к вращающейся бурильной трубе, что приводит к его повышенному износу, быстрому выходу из строя, а также к увеличению затрат энергии на трение в этом узле.

Все это, в целом, снижает показатели эффективности бурения.

Цель изобретения — повышение надежности герметизации при бурении с обратной циркуляцией промывочного агента.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено установленным под уплотнительным элементом и жестко связанным с корпусом вкладышем с осевым каналом, имеющим сверху конфузорную, в средней части — цилиндрическую и в нижней— диффузорную форму, а уплотнительный элемент выполнен с конусообразной наружной поверхностью и образует с верхней частью вкладыша кольцевой конфузор.

На фиг. 1 показан герметизатор устья скважины, общий вид; на фиг. 2 — узел

1 с параметрами потока жидкости в отдельных сечениях: P — давление потока жидкости, V — скорость потока.

Герметизатор устья скважины состоит из корпуса 1, соединенного с помощью болтов 2 с вкладышем 3, кольцевой прокладкой 4, уплотнительного эластичного эле956747 мента 5, который крепится фланцем 6 и болтами 7 к корпусу 1 и сопряжен с вращающейся бурильной трубой 8 отводного патрубка 9, соединенного переходником 10, для крепления устройства на обсадные трубы 11.

Устройство работает следующи м образом.

Поток промывочного агента через патрубок 9 нагнетается в устройство со скоростью V и давлением Р>. При этом поток давит на уплотнительный эластичный элемент 5, прижимая его к вращающейся бурильной трубе 8. В зоне резкого уменьшения кольцевого сечения (сечение Π— О) за счет возрастания скорости течения до Vo происходит разрежение, т. е. понижается давление потока до Ро (эффект эжекции согласно уравнения Д. Бернулли). Так как контакт, а возможно и небольшой зазор между эластичным элементом 5 и вращающейся бурильной трубой 8 (канал утечки промывоч-. ного агента), прилегает к зоне разрежения, то при соотношении Ро Ратм (Ратм — атмосферное давление) обеспечивается достаточное условие его надежной герметизации в результате упомянутого эффекта эжекции. Проходя кольцевой цилиндрический зазор, промывочный агент попадает в кольцевой диффузор, где скорость потока падает до значения Ъг, а давление увеличивается до значения Рг, за счет чего он нагнетается в пространство между бурильной трубой 8 и обсадной колонной 11 по всему стволу скважины., Предлагаемый герметизатор устья скважины имеет по сравнению с существующими следующие преимущества: надежная герметизация достигается за счет использования свойства потока промывочного агента (эжекторного эффекта) и исключается необходимость поднимать эластичный элемент; даже при наличии в зоне контакта эластичного элемента с вращающейся бурильной трубой небольшого зазора возможно обеспечение надежной герметизации; значительно снижается износ эластичного элемента и увеличивается срок его службы; снижаются затраты энергии на трение в зоне контакта эластичного элемента и бурильной трубы.

Все это в целом повышает эффективность геологоразведочного бурения с обратной циркуляцией промывочного агента и позволяет обеспечить экономический эффект, расчет которого приведен ниже.

Предлагаемая конструкция герметизатора устья скважины по сравнению с известной герметизирующей головкой, позволяет

10 увеличить проходку за рейс, сократить время непроизводительных простоев, уменьшить расходы по статье «Материалы», «Износ», «Заработная плата».

Годовой экономический эффект для условий ГУЦР составляет 10560 руб., а экономия на 1 м бурения скважины 0,88 рубля.

Формула изобретения го

Устройство для герметизации устья бурящейся скважины, включающее корпус с отводным патрубком, переводник и уплотнительный элемент, установленный на фланце соосно с колонной бурильных труб, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности герметизации при бурении с обратной циркуляцией промывочного агента, устройство снабжено установленным под уплотнительным элементом и жестко свя занным с корпусом вкладышем с осевым каналом, имеющим сверху конфузорную, зп в средней части цилиндрическую и в нижней — диффузорную форму, а уплотнительный элемент выполнен с конусообразной наружной поверхностью и образует с верхней частью вкладыша кольцевой конфузор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Тематические научно-технические обзоры «Оборудование устья скважин при бурении с применением газообразных агентов», 40 ВНИИОЭНГ, М., 1970, с. 4!.

2. Волков А. А. и др. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости. М., «Недра», 1970, с. 11 (прототип) .

956747

Редактор С. Запесочный

Заказ 6547/14

Составитель И. Кепке

Техред А. Бойкас Корректор И. Муска

Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4