Способ ликвидации прихватов колонны труб и устройство для его осуществления слип-018

Способ ликвидации прихватов колонны труб и устройство для его осуществления слип-018

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СоюЗ Советскими

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()791921 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено,"40177 (21) 2438087/22-03 с присоединением заявки ) )о (23) Приоритет

Опубликовано 301280 Бюл)тетеиь М 48

Дата опубликования описания 10. 01. 81 (5 )м. кл. .

Е 21 В 23/00

Государственный комитет

СССР

Ао делам изобретений и открытий (53) УДт 622. 248.

° . 3 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Н.H.Êoøåëåâ, ф.Ф,Конрад, В.Н.Панов и А.К.Самотой (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт по креплению скважин и буровым растворам (54) СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ КОЛОННЫ ТРУБ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СЛИП-018

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к способам и устройствам для ликвидации прихватов колонны бурильных и обсадных труб. 5

Известен способ ликвидации прихвата колонны бурильных труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения 10 вращающейся колонны )1) .

Недостатком известного способа является то, что расфиксация закрученной колонны труб и последующее ее стопорение производят в верхней части 5 колонны, на поверхности, на значительном расстоянии от места прихвата колонны труб, что снижает эффективность воздействия ударных нагрузок на прихваченную часть колонны труб. 20

Целью изобретения является повышение эффективности процесса освобождения прихваченных труб в скважине.

Указанная цель достигается техническим решением, представляющим собой 25 новый способ ликвидации прихватов колонны труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения вращающейся 30 колонны, осуществление которого обуславливается применением устройства новой конструкции.

Изобретенный способ отличается от известного способа ликвидации прихватов колонны труб тем, что расфиксацию колонны труб производят непосредственно в зоне прихвата, а стопорение осуществляют путем возбуждения тангенциального удара по прихваченной части колонны труб.

Такой способ может быть осуществлен устройством для ликвидации прихватов колонны труб, включающим корпус с каналом, на внутренней поверхности которого имеются ударно-замковые шлицы и шпиндель с .соответствующими ударно-замковыми шлицами на наружной поверхности (2), Однако такое устройство позволяет создавать незначительные крутильные удары в пределах шага размещения планок по окружности, так как позволяет закручивать колонну на небольшой угол, в пределах одного оборота, что не обеспечивает создание значительных тангенциальных нагрузок, сообщенных прихваченному инструменту. Кроме того, известное устройство не создает поперечной вибрации прихва )енных труб.

791921

Отличие устройства, позволяющего осуществить новый способ, состоит н том, что канал в корпусе ныполнен эксцентричным, а шпиндель выполнен с дополнительными рабочими шлицами, расположенными соответственно в средней и нижней его частях, причем дополнительные рабочие шлицы шпинделя смещены относительно ударно-замковых шлицон на 90, а расстояние между рабочими и стопорными шлицами шпинделя превышает 10-кратную длину шлицов ll корпуса °

На фиг, 1 изображен общий вид устройства для осуществления способа; на фиг. 2 — сечение A A; на фиг. 3 сечение Б-Б; на фиг. 4 — сечение

B-B; на фиг. 5 — корпус устройства; на фиг. б — шпиндель; на фиг. 7 замок; на фиг.  — общий вид устройства в аксонометрии.

Устройство состоит из внешней части — полого корпуса 1 и внутренней— шпиндельной части 2. Внутренняя расточка корпуса, в которой перемещается шпиндель этого снаряда, выполнена эксцентрично по отношению к наружному диаметру (фиг, 2, сечение A-A). 25

В верхней части корпуса имеется переводник З,н котором размещены резиновые уплотнительные кольца 4, Внутренняя расточка переводника выполнена после закрепления его с корпусом $Q устройства при помощи замковой рез -бы с тем же эксцентриситетом, что и корпус. В нижней внутренней части корпуса имеются два противоположно расположенных ударно-замковых шлица

5 (фиг. 5), профиль и размеры которых в плоскости, перпендикулярной оси корпуса, представляют собой четвертую часть кругового кольца, Вверху шпиндельная часть соединена при помощи резьбы с трубой-удлинителем

6, которая вместе с уплотнительными кольцами предохраняет устройство от размыва буровым раствором. Шпиндельная часть в верхней, средней и нижней зонах имеет по дна протинополож- 45 но расположенных шлица, разделенных между собой цилиндрическими проточ.ками (фиг. 2, 3 и 4,сечения A-A, Б-Б и В-В). Профиль и диаметральные размеры (фиг. 6) верхних ударно-замко- j 5p вых 7 и средних рабочих шлицев 8 та- кие же, как и у корпуса устройства, нижние стопорные шлицы 9 шпиндельной части выполнены с тем же профилем, но длина дуги у кругового кольца вдвое короче, чем у ударно-замковых и рабочих шлицев. Ударно-замковые шлицы шпиндельной части относительно рабочих смещены на 90, а цилиндрическая проточка, разделяющая их, позволяет при сборке устройства произнес- 60 ти соединение корпуса шпиндельной части устройства. Для соединения необходимо ударно-замковые шлицы корпуса завести в межшлицевое пространство ударно-замковых шлицев шпиндель- 65 ной части ° Затем, располагая эти шли. цы н верхней цилиндрической проточке шпиндельной части, развернуть их на ,90 и эафиксиронать это положение ,корпуса с помощью ограничителя замка

10 {фиг. 7), который приваривается электросваркой к средним рабочим шлицам и самой шпиндельной части. Шпиндель устройства для обеспечения цирку ляции и пропуска торпеды имеет сквозной канал; для соединения с прихваченными трубами и ловильным инструментом устройство снабжено резьбами, Ограничитель-замок одной своей стороной продолжает средние рабочие шлицы шпиндельной части, тем самым не позволяет ударно-замковйм шлицам корпуса вновь попадать в межшлицевое пространство ударно-замковых шлицев шпинделя,тем самым препятствуя разъединению корпуса и шпинделя. Другой своей стороной вместе с средними рабочими шлицами шпинделя образует пространство, в котором наполовину по своей ширине могут размещаться ударно-замковые щлицы корпуса.

Для осуществления динамического воздействия тангенциального напранления на зону прихвата предлагается испольэовать потенциальную энергию кручения бурильных труб, предварительно созданную и зафиксированную в них, которая затем переходит н кинетическую, т. е. в энергию вращающихся масс с последующим мгновенным стопорением их остановкой, в результате которой происходит мощный крутильный удар, передаваемый через трубы в зону прихвата.

Принцип работы устройства в крутильно-динамическом режиме заключается н следукщем. После соединения его с прихваченными трубами и проведения подготовительных работ в скважине осуществляется его зарядка для работы. С этой целью фиксируется собственный вес колонны с устройством и произ:водится ее натяжка на 1,5-3 тс сверх собственного веса. Затем ротором сообщается колонне крутящий момент вправо до 1 оборота отдачи стола ротора, что, независимо от первоначального расположения ударно-замковых шлицен корпуса, позволит расположить их в межшлицевом пространстве средних шлицен шпинделя. Кроме того, с помощью ротора буровой установки колонне бурильных труб сообщается предельный расчетный крутящий момент, который, затем, фиксируется стопорными устройствами ротора.

При застопоренном роторе колонна труб вновь плавно спускается до момента попадания ударно-замковых шлицев кор пуса н зону цилиндрической проточки шпинцельной части, которая расположена между рабочими и стопорными шлицами шпинделя, В этот момент происходит освобождение нижней части бурильных труб от защемления и под действием

791921 ранее зафиксированного крутящего момента она начинает раскручиваться, набирая скорость, Так как внутренняя расточка корпуса выполнена эксцентрично по отношению к наружному своему диаметру, то при вращении возбуждаются поперечные колебания, которые (через шпиндель) передаются прихваченным трубам. Вынужденные колебания, возбуждаемые устройством в прихваченных трубах, способствуют снижению сил сцепления в зоне прихвата, t0

При дальнейшем спуске колонны бурильных труб ударно-замковые шлицы корпуса попадают в зону стопорных шлицев шпинделя, которые мгновенно стопорят вращающуюся колонну, в ре- 15 эультате чего создается мощный крутильный динамический удар, переданаемый прихваченной части труб. Расположение корпуса относительно шпинделя в момент нанесения крутильного 2О удара представлено на фиг. 8. Сила удара может регулироваться величиной предварительно созданного в колонне труб крутящего момента и временем раскручивания после освобождения ее нижней части от защемления.

После создания крутильного удара колонна бурильных труб поднимается до первоначального положения, и выполняются последовательно все перечисленные выше операции до получения следующего удара. Таким образом наносится определенное количество крутильных ударов по прихваченным трубам, а затем, изменяя направление приложения динамических нагрузок, соз 35 дают ударные осевые нагрузки вверх или вниз, в зависимости от принятого способа работ, Таким образом, чередуя работу уст-, ройства в осевом и крутильном направлениях, можно создавать ударные нагрузки на прихваченные трубы, добиваясь ликвидации прихвата и извлечения из скважины прихваченных элементов бурильного инструмента, возможность создания сложного на-. 45 гружения на прихваченные трубы с реализацией крутильных динамических нагрузок в сочетании с радиальными обеспечивает постепенный отрыв труб от стенок скважины или фильтрационной корки и создает более благоприятные условия для интенсивного проникновения в зону прихвата агентов жидкостных ванн. В совокупности все эти действия обеспечивают ликвидацию 55 прихватов даже в тех случаях, в которых другие устройства ударного и ударно-вибрационного принципов действия оказываются неэффективными.

Технико-экономической эффект изобретения заключается в значительном сокращении времени ликвидации прихватов колонн труб и уменьшении трудовых и материальных затрат по восстановлению ствола скважины до нормального состояния.

Использование этого устройства значительно расширит область эффективного использования этого метода ликвидации прихватов, так как позволит ликвидировать сложные прихваты, вызванные заклиниванием элементов бурильной колон.— ны в стволе скважины с последующим распространением зоны прихвата под действием перепада давления и сил адгезии.

Формула изобретения

1. Способ ликвидации прихватов колонны труб, заключающийся в создании напряжений кручения колонны с помощью ротора, расфиксации закрученной колонны труб и стопорения вращающейся колонны, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса освобождения прихваченных труб в скважине, расфиксацию колонны труб производят непосредственно в зоне прихвата, а стопорение осуществляют путем возбуждения тангенциального удара по прихваченной части колонны труб.

2. устройство для осуществления способа по и. 1, включающее корпус с каналом, на внутренней поверхности которого имеются ударно-замковые шлицы и шпиндель с соответствующими ударно-замковыми шлицами на наружной поверхности, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что канал в корпусе выполнен эксцентричным, а шпиндель выполнен с дополнительными рабочими шлицами, расположенными соответственно в средней и нижней его частях, причем дополнительные рабочие шлицы шпинделя смещены относительно ударно-замковых шлицов на 90, а расстояние между рабочими и стопорными шлицами шпинделя превышает 10-кратную длину шлицов корпуса.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Инструкция по борьбе с прихватами колонны труб при бурении скважин, N "Недра", 1976, с. 42 (прототип).

2. Авторское свидетельство СССР

Р 474600, кл. Е 21 В 23/00, 21.12.72 (прототип).

791921

7 1

Рие. 7 фиг. 6

Корректор М. Демчик

Подписное

Заказ ирам

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, %-35, Раушская наб., д. 4/5 илиал П П атент, г. мгород, ул. Проектная, Составитель Н.Хлебников

Редактор Т.Никольская Техред М.Петко