Устройство для извлечения посторонних предметов из скважин

Устройство для извлечения посторонних предметов из скважин

Реферат

 

Устройство для извлечения посторонних предметов из скважин, содержащее разделенные диафрагмой имплозийную и приемную камеры, установленный в имплозийной камере на диафрагме взрывной механизм, и захватный элемент, отличающееся тем, что с целью повышения надежности работы устройства, диафрагма выполнена в центральной части толщиной меньше, чем по периферии, причем диаметр утоненной части ее и внутренний диаметр имплозийной камеры связаны соотношением: d/D = 0,25^oC0,55, где d - диаметр утоненной части диафрагмы, D - диаметр имплозийной камеры.

Изобретение относится к устройствам, применяющимся в горной промышленности преимущественно для очистки ствола и забоя скважины от посторонних предметов, мешающих нормальному процессу бурения или эксплуатации скважин. Известны двухкамерные и однокамерные желонки имплозийного действия, применяемые для очистки скважин от пробок, мелкого шлама и скрапа, содержащие имплозийную и негерметичную приемную камеры, разделенные сложной по конструкции диафрагмой, и узел удержания попавших в приемную камеру предметов [1] Недостаток указанных устройств заключается в том, что они рассчитаны для работы только в неглубоких скважинах и для очистки их от песчаных пробок и мелкого скрапа. Захват песка осуществляется через боковые окна, что не позволяет применять такие желонки для очистки глубоких скважин от более крупного скрапа и металлических предметов. Наиболее близким решением из известных является устройство для извлечения посторонних предметов из скважины, содержащее разделенные диафрагмой имплозийную и приемную камеры, установленный в имплозийной камера на диафрагме взрывной механизм и захватный элемент [2] Недостатком указанного устройства является низкая надежность его работы, поскольку из-за мгновенного полного разрушения диафрагмы и большой скорости заполнения внутреннего объема камеры ловителя возникает гидроудар. Это ведет к значительному снижению долговечности работы отдельных элементов конструкции устройства и эффективности его работы. Гидроудар и последующая пульсация жидкости в камерах вместе с захваченными предметами вызывает значительные знакопеременные нагрузки на элементы конструкции устройства. Кроме того, при срабатывании устройства происходит прилипание его к забою, что затрудняет последующее извлечение ловителя из скважины. Целью настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства. Указанная цель достигается тем, что диафрагма выполнена в центральной части толщиной меньше, чем по периферии, причем диаметр утоненной части ее и внутренний диаметр имплозийной камеры связаны отношением: , где d диаметр утоненной части диафрагмы, D диаметр имплозийной камеры. Выполнение диафрагмы ступенчатой по толщине с утоненной центральной частью обеспечивает при срабатывании взрывного механизма пробитие в диафрагме отверстия определенного размера. Отношение диаметра пробиваемого отверстия к внутреннему диаметру имплозийной камеры также равно 0,25-0,55. Пробитие в диафрагме отверстия заданного размера создает оптимальные условия для работы устройства. При данном соотношении диаметров устройство обладает повышенной долговечностью и эффективностью работы, что достигается за счет получения оптимальной скорости заполнения имплозийной камеры устройства скважинной жидкостью. При этом создаются наилучшие условия для втягивания в устройство посторонних предметов. Экспериментально было установлено, что уменьшение заданного отношения диаметров ниже 0,25 ведет при срабатывании устройства к уменьшению скорости потока жидкости в скважине до величин недостаточных для надежного увлечения металлических предметов потоком в устройство. Значительная часть металла не попадает в приемную камеру и остается в скважине. Эффективность устройства падает. При отношении диаметров более 0,55 в опытах также наблюдается ухудшение захватывающей способности устройства значительная часть металла снова остается в скважине. Этот факт, по-видимому, можно объяснить следующим образом. При отношении заданных диаметров свыше 0,55 резко уменьшается время заполнения имплозийной камеры устройства, т.е. время захвата потоком жидкости металлических предметов из скважины. Несмотря на увеличение скорости потока в колонне, из-за малого времени его воздействия и большой инерционности металлических (как правило стальных) предметов, последние не могут приобрести достаточной скорости для того, чтобы попасть в приемную камеру устройства до окончания акта всасывания и остаются в скважине. Кроме того, в этом случае увеличивается действие гидроудара на элементы конструкции устройства, что снижает долговечность работы устройства. Таким образом, лишь при определенном экспериментально установленном соотношении диаметров возможна эффективная работа устройства в скважине. Устройство может быть использовано и для очистки фильтров скважин. В этом случае приемные отверстия выполняются сбоку (фиг.2). На фиг. 1 показано устройство для извлечения посторонних предметов из скважины; на фиг.2 приемная камера, с которой устройство работает при очистке перфорационных отверстий или ствола скважины; на фиг.3 диафрагма с пробитым отверстием. Устройство состоит из негерметичной приемной камеры 1 с захватным элементом 2, имплозийной камеры 3 с диафрагмой 4, взрывным механизмом 5 и каналами 6. Диафрагма 4 выполнена ступенчатой по толщине с отношением диаметра утоненной части d к внутреннему диаметру камеры D, равным 0,25-0,55. При достижении устройством заданного интервала скважины приводится в действие взрывной механизм. При этом в диафрагме 4 пробивается отверстие диаметром d. Жидкость из скважины двигается с большой скоростью через захватный элемент 2, негерметичную камеру 1, отверстие в диафрагме 4 и заполняет камеру 3. Вместе с потоком жидкости в приемную камеру 1 втягиваются посторонние предметы, скапливающиеся в приемной камере над захватным элементом 2. Жидкость заполняет воздушную камеру 3, открывает каналы 6 и по инерции начинает перетекать через них обратно в скважину. Применение устройства обеспечивает повышение долговечности работы отдельных его элементов и повышение эффективности работы в целом по сравнению с известными аппаратами, благодаря чему снижаются затраты на работы, связанные с чисткой ствола и забоя скважины от посторонних предметов.

Формула изобретения

Устройство для извлечения посторонних предметов из скважин, содержащее разделенные диафрагмой имплозийную и приемную камеры, установленный в имплозийной камере на диафрагме взрывной механизм, и захватный элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, диафрагма выполнена в центральной части толщиной меньше, чем по периферии, причем диаметр утоненной части ее и внутренний диаметр имплозийной камеры связаны соотношением: d/D 0,25^oC0,55, где d диаметр утоненной части диафрагмы; D диаметр имплозийной камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000