Устройство для крепления стенок скважины

Устройство для крепления стенок скважины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах с неустойчивыми трещиноватыми горными породами. Сущность изобретения: корпус с осевым каналом соединяют с корпусом формующего элемента, в котором выполнены каналы для подачи очистного агента. Отверстие для подачи изолирующего материала выполняют в фильтрующем элементе, соединенном с корпусом расширителя. Сдвижное кольцо выполняют с осевым каналом и устанавливают с возможностью перекрытия отверстий для подачи изолирующего материала. Расширитель выполняют с подвижным толкателем и поршнем, герметично установленным в последнем. Канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой в формирующем элементе на его внутренней поверхности и вертикальном пазу на наружной поверхности толкателя. После выдавливания пробки из устройства поднимают последнее и расширяют участок скважины Шлам скапливается на пробке. После проработки нагнетают тампонажный материал и, вращая устройство, формируют трубу из быстротвердеющего материала 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I Ql

00 CO ос

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4739877/03 (22) 19.09.89 (46) 07.07.92, Бюл. ¹ 25 (71) Ленинградский горный институт им, Г. В. Плеханова (72) Н. И. Николаев, А. М, Яковлев, А. А

Фролов и И. П, Киричек (53) 622.245(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 692981, кл, Е 21 В.З/12, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1048109, кл. Е 21 В 33/13, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 324374, кл. Е 21 В 33/14, 1972.

Патент США N 4431065, кл. Е 21 В

33/13, опублик. 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 759705, кл. Е 21 В 33/138, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СТЕНОК СКВАЖИНЫ (57) Использование: для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах с неустойчивыми трещиноватыми горными

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах, буря щихся в неустойчивых трещиноватых горных породах..

Известны устройства для закрепления стенок скважины, спускаемые на трубах, включающие конгейнер с отверстиями для подачи тампонажного материала и уплотнительный элемент, позволяющие осуществлять изоляционные работы в скважинах, заполненных любым видом очистного агента за один цикл спуско-подъемных операций.

„„5U„„1745886 А1 (s<>s Е 21 В 33/13

110 ° породами. Сущность изобретения: корпус с осевым каналом соединяют с корпусом формующего элемента, в котором выполнены каналы для подачи очистного агента. Отверстие для подачи изолирующего материала выполняют в фильтрующем элементе, соединенном с корпусом расширителя. Сдвижное кольцо выполняют с осевым каналом и . устанавливают с возможностью перекрытия отверстий для подачи изолирующего мате-риала. Расширитель выполняют с подвижным толкателем и поршнем. герметично установленным в последнем. Канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой в формирующем элементе на его внутренней поверхности и вертикальном пазу на наружной поверхности толкателя. После выдавливания пробки из устройства поднимают последнее и расширяют участок скважины. Шлам скапливается на пробке. После проработки нагнетают тампонажный материал и. вращая устройство, формируют трубу из быстротвердеющего материала, 3 ил.

Недостатки известных устройств заключаются в следующем: низкое качество крепления стенок скважины вследствие невозможности проникновения тампонажного материала в мелкие трец ины, а также в крупные, но заполненные различными эпигенетическими образованиями„льдом l1 т,д.

Известны также устройства для расширения скважины перед креплением, состоящие из корпуса расширителя. поршня с каналами для прохода очистного агента и раздвижных лопастей гидравлического действия.

1745886

30

40

50

Однако технологическая схема крепления стенок скважины с использованием данных устройств предусматривает осуществление .нескольких последовательных операций: расширение ствола скважины, установку пробки-забоя, тампонирование расширенного участка и разбурку тампо. нажного камня. Большие затраты времени на осуществление этих операций снижают эффективность и повышают себестоимость тампонажных работ, Наиболее близким к изобретению является устройство для крепления стенок сква-. жины, включающие формующий элемент, канал для подачи очистного агента, уплотнитель, долото и расширитель, позволяющие осуществлять крепление стенок с сохранением номинального диаметра скважины в призабойной части ствола без доIloëнительных циклов спуска-подъемных операций.

Недостатком данного устройства является невозможность проведения изоляционных работ в скважинах, заполненных жидкостью (буровым раствором или водой), Кроме того, при возникновении осложнения в интервалах, удаленных от забоя на значительное расстояние необходимо дополнительно устанавливать искусственный забой в стволе скважины.

Цель изобретения — повышение эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от. забоя интервалов скважины.

На фиг, 1 представлено устройство перед зоной крепления, общий вид; на фиг, 2 — то же, в процессе расширения ствола скважины; на фиг. 3 — то же, в процессе формирования в расширенном пространстве изолирующей трубы из быстротвердеющего тампонажного материала.

Устройство включает расширитель, состоящий из корпуса 1 с вертикальными прорезями 2, раздвижными элементами, выполненными в виде лопастей 3 с коромыслами 4 в верхней части, корпус формующего элемента 5 с кольцевой проточкой 6 на внутренней поверхности. Формующий элемент 5 соединен посредством переходника

7 с бурильными трубами 8 в верхней части, а в нижней части сочленен с корпусом расширителя 1. В верхней части формующего элемента установлено сдвижное кольцо 9 с осевым каналом 10, зафиксированное срезным штифтом 11 и перекрывающие отверстия 12 для подачи изолирующего материала. На внутренней поверхности формующий элемент 5 имеет уступ 13 для ограничения перемещения сдвижного кольца 9 после открытия отверстия 12. В полости формующего элемента 5 герметично установлен поршень 14 с манжетой 15 с возможностью выхода s кольцевую проточку 6, сочлененный в нижней части с подвижным толкателем 16. имеющим прорези 17, соосные прорезям расширителя 2. В прорезях

17 установлены раздвижные элементы с возможностью выхода в прорези корпуса расширителя 2 при взаимодействии коромысел 4 с верхней кромкой прорези подвижного толкателя 16, На наружной поверхности толкателя 16 имеются вертикальные пазы 18, образующие с кольцевой проточкой 6 канал для подачи очистного агента, В нижней части корпуса расширителя 1 установлена самораскрывающаяся пробка 19 с пружиной 20. Для перекрытия осевого канала сдвижного кольца 9 устройство содержит шариковый клапан 21, Устройство работает следующим образом.

После возникновения в интервале неустойчивых горных пород вывалов из стенок скважины (например, при таянии под влиянием очистного агента льда, цементировавшего сильнотрещиноватые горные породы) буровой снаряд извлекают из скважины и в осложненный интервал на бурильных трубах 8 опускают устройство для крепления стенок скважин, собранное согласно фиг. 1 и соединенное с бурильными трубами посредством переходника 7. При достижении устройством подошвы неустойчивых горных пород в него по бурильным трубам 8 закачивается вода, которая через канал переходника 7 и осевой канал сдвижного кольца 10 попадает в полость формующего элемента

5, воздействуя на поршень 14. Поршень 14, соединенный с подвижным толкателем 16 перемещается вниз, при этом нижний торец толкателя 16 выдавливает самораскрепляющуюся пробку 19 из корпуса расширителя 1. Пробка 19 под действием пружины 20 распирается в стволе скважины (фиг. 2). После этого подачу воды прекращают и устройство приподнимают над кровлей осложненного интервала. Затем по бурильным трубам 8 вновь подают воду и включают вращение бурового снаряда. Поршень 14 с толкателем 16 перемещают вниз, при этом верхняя кромка вертикальных прорезей 17 толкателя 16 воздействует.на коромысла 4 раздвижных лопастей 3. Лопасти 3 внедряются в стенку скважины своей режущей частью. При достижении манжетой 15 кольцевой проточки 6 происходит перетекание воды через полость формирующего элемента по вертикальным пазам t8 толкателя и далее через вертикальные прорези 2 корпуса расширителя, Давление s нагнетатель1745886 ной линии падает, что свидетельствует о полном раскрытии лопастей 3 (фиг. 2), Далее осуществляют вертикальное перемещение устройства вдоль оси скважины, расширяя ее на требуемую глубину, при 5 этом нагнетаемая вода охлаждает лопасти 3 и удаляет шлам из-под режущих частей.

Шлам, скапливаясь над пробкой 19, перекрывает ствол скважины и образует искусственный мост. 10

После проработки всего осложненного интервала скважины подачу воды прекращают, останавливают вращение устройства и поднимают его вверх. Лопасти 3; упираясь в верхний выступ расширенного участка, за- 15 ходят в вертикальные прорези 2 корпуса расширителя 1.

Затем устройство опускают до совмещения отверстий 12 с расширенной областью скважины. Через бурильйые трубы 8 с 20 потоком воды в устройство доставляется шаровой клапан 21, который перекрывает осевой канал 10, Под действием давления срезается штифт.11 и сдвижное кольцо перемещается до уступа 13,.открывая отвер- 25 стия 12. В этот момент давление в системе упадет, что свидетельствует о готовности устройства к операции нагнетания тампонажного материала, который по бурильным. трубам 8 через осевой канал переходника 7 30 и отверстия 12 закачивается в пространство между стенками расширенного участка скважины и формирующим элементом 5.

Одновременно вращая устройство на уровне тампонирующей зоны в околоствольном 35 пространстве формируют трубу из быстротвердеющего тампонажного материала, после чего устройство извлекается из скважины, Формула изобретения 40

Устройство для крепления стенок скважины, включающее корпус с осевым каналом, соединенным с корпусом, формующим элементом с каналами для подачи очистного агента и отверстием для подачи изолирующего материала, расширитель с корпусом и раздвижными элементами, соединенный с фильтрующим элементом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от забоя интервалов скважины, оно снабжено сдвижным,кольцом с осевым каналом, зафиксированным относительно фильтрующего элемента, отверстия для подачи изолирующего материала выполнены в верхней части корпуса фильтрующего элемента и перекрыты сдвижным кольцом, расширитель выполнен с подвижным толкателем с поршнем в верхней части, герметично установленным в полости формующего элементл корпус расширителя и подвижного толкателя выполнены с соосными друг другу прорезями, а раздвижные элементы расширителя выполнены в виде лопасти с коромыслом в верхней части, установленными в прорезях подвижного толкателя с возможностью выхода, в прорези корпуса расширителя при взаимодействии коромысел с верхней кромкой прорези подвижного толкателя, при этом формующий элемент выполнен с кольцевой проточкой на внутренней поверхности в нижней части и имеет уступ для ограничения перемещения сдвижного кольца после открытия отверстий для подачи изолирующего материала, толкатель выполнен с вертикальными пазами на его наружной поверхности, канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой и вертикальными пазами, а поршень подвижного толкателя установлен с воз-. можностью выхода в кольцевую проточку формующего элемента.

1745886 ю

1745886

Составитель Н.Николаев

Редактор С.Патрушева Техред M.Mîðlåíòàë Корректор Л.Лукач . Заказ 2371 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва. Ж-35, Рэушская. наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина. 101