устройство для управления циркуляцией в скважине

Формула изобретения

1. Устройство для управления циркуляцией в скважине, содержащее корпус с осевым и радиальными каналами, установленный на корпусе под его радиальными каналами гидравлический уплотнительный элемент с концевыми нижней присоединительной втулкой и верхней, выполненной с пазами на внутренней поверхности и установленной на корпусе с возможностью осевого перемещения, промывочные пробки, размещенные в пазах верхней концевой присоединительной втулки и в радиальных каналах корпуса с возможностью радиального перемещения относительно корпуса в рабочем положении устройства, фиксаторы положения промывочных пробок относительно корпуса и патрубок, установленный в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения и перекрытия его радиальных каналов, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы устройства при ликвидации осложнений в скважине в процессе ее промывки за счет одновременного открытия радиальных каналов устройства, фиксатор положения промывочных пробок относительно корпуса выполнен в виде концентрично размещенного относительно корпуса патрубка, который зафиксирован относительно корпуса и установлен с возможностью сопряжения в исходном положении с промывочными пробками и осевого перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочных пробок.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фиксатор положения промывочных пробок установлен с возможностью вращательного перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочной пробки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению нефтяных, газовых и геотермальных скважин, а именно к устройствам для управления циркуляцией при строительстве скважин в осложненных условиях. Техническое решение может быть использовано в устройствах как для предотвращения выбросов, поглощений промывочной жидкости, крепления и опробывания пластов, так и при эксплуатации нефтяных и газовых месторождений.

Известно устройство для управления циркуляцией в скважине, включающее корпус, уплотнительный элемент, размещенный на наружной поверхности корпуса, промывочные каналы в корпусе и перекрывающие их втулки и пробки, установленные на выходе промывочных каналов [1]

Недостаткам известного устройства:

сложность открытия промывочных отверстий с пробками из-за возможности затекания уплотнительных колец перекрывающей промывочные каналы втулки под действием трубно-затрубного перепада давления:

возможность преждевременного срабатывания промывочных пробок ввиду возникновения на них ударных гидравлических перегрузок при открытии запакеровочных каналов.

Цель изобретения повышение эффективности работы устройства при ликвидации осложнений в скважине в процессе ее промывки за счет одновременного открытия радиальных каналов устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство содержит корпус с осевым и радиальными каналами, установленный на корпусе под его радиальными каналами гидравлический уплотнительный элемент с концевыми нижней присоединительной втулкой и верхней, выполненной с пазами на внутренней поверхности и установленной на корпусе с возможностью осевого перемещения, промывочные пробки, размещенные в пазах верхней концевой присоединительной втулки и в радиальных каналах корпуса с возможностью радиального перемещения относительно корпуса в рабочем положении устройства, фиксаторы положения промывочных пробок относительно корпуса и патрубок, установленный в осевом канале корпуса с возможностью осевого перемещения и перекрытия его радиальных каналов, при этом фиксатор положения промывочных пробок относительно корпуса выполнен в виде концентрично размещенного относительно корпуса патрубка, который зафиксирован относительно корпуса и установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с промывочными пробками и осевого перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочных пробок.

Фиксатор положения промывочных пробок выполнен с возможностью вращательного перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочных пробок.

Новыми существенными признаками заявляемого устройства являются то, что фиксатор положения промывочных пробок относительно корпуса выполнен в виде концентрично размещенного относительного корпуса патрубка, который зафиксирован относительно корпуса и установлен с возможностью взаимодействия в исходном положении с промывочными пробками и осевого перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочных пробок; фиксатор положения промывочных пробок выполнен с возможностью вращательного перемещения относительно корпуса при радиальном перемещении промывочных пробок.

Вышеперечисленные отличительные особенности изобретения позволяют в совокупности с остальными существенными признаками решить новую техническую задачу, а именно повысить надежность работы устройства для управления циркуляцией в скважине при ликвидации осложнений и проведении других профилактических мероприятий.

Вышеперечисленное подтверждает соответствие заявленного устройства требованиям критериев "новизна" и "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства в транспортном положении; на фиг. 2 продольный разрез устройства в момент установки уплотнительного элемента и освобождения промывочных пробок от фиксации присоединительной втулкой концевой арматуры; на фиг. 3 продольный разрез устройства в момент освобождения пробок от дополнительной фиксации их фиксатором-патрубком, открытия радиальных промывочных каналов и смены бурового раствора над устройством.

Устройство (фиг. 1) состоит из корпуса 1, на котором при помощи концевых присоединительных втулок 2 (верхней) и 3 (нижней) закреплен уплотнительный элемент 4. В корпусе 1 над уплотнительным элементом 4 выполнены радиальные каналы a, перекрытые установленными в них промывочными пробками 5. Верхняя концевая присоединительная втулка 2 уплотнительного элемента 4, которая может быть выполнена как монолитной, так и составной, перекрывает промывочные пробки 5, фиксируя их в исходном положении. Над верхней присоединительной концевой втулкой 2 на наружной поверхности корпуса 1 размещен фиксатор в виде патрубка 6, зафиксированный в исходном положении элементом фиксации, например, срезным штифтом 7 и перекрывающий часть площади поверхности промывочных пробок 5, дополнительно фиксируя их в исходном положении.

Под уплотнительным элементом 4 между нижней концевой присоединительной втулкой 3 и корпусом 1 имеется канал б для подачи жидкости в полость уплотнительного элемента 4.

Внутри корпуса 1 над радиальными отверстиями а размещен патрубок 8 с радиальными отверстиями в. Патрубок 8 в месте установки перекрывает проточку г, выполненную на внутренней поверхности корпуса 1.

Конструктивное выполнение взаимодействующих поверхностей промывочных пробок 5 и патрубка 6 может быть коническим, сферическим, торцевым с соответствующими комбинациями, обеспечивающими при взаимодействии пробок 5 и патрубка 6, осевое, вращательное (по соответствующим направляющим пазам или другим элементам) или комбинированное перемещение патрубка 6.

Конструктивное выполнение патрубка 6 может быть различным, но его конфигурация в любом случае обеспечивает центрирование относительно оси при взаимодействии с промывочными пробками 5.

На верхнем и нижнем (на фиг. 1 3 не показано) концах корпуса 1 выполнены присоединительные резьбы под соединение с бурильными трубами. В конструкции предусмотрены все необходимые уплотнения, которые не показаны.

Управление циркуляцией в скважине при смене бурового раствора над пакером с помощью предлагаемого устройства (фиг. 1) для предупреждения, например, возникновения осложнений в процессе ликвидации газопроявления при установленном уплотнительном элементе 4 осуществляют следующим образом.

Предварительно перед спуском устройства в скважину уплотнительный элемент 4 и патрубок 6 устанавливают на корпусе 1 таким образом, чтобы верхняя концевая втулка 2 уплотнительного элемента 3 и патрубок 6 осуществляли соответственно основную и дополнительную фиксацию промывочных пробок 5 в исходном положении, перекрывая их по соответствующим площадям.

После этого устройство встраивают в компоновку бурильной колонны и с ним осуществляют проводку скважины. При поступлении газа в скважину производят установку пакера путем подачи через клапанный запакеровочный узел промывочной жидкости под избыточным давлением по каналу б в полость уплотнительного элемента 4, при этом (фиг. 2) в процессе заполнения полости уплотнительного элемента 4 буровым раствором, верхняя концевая присоединительная втулка 2, установленная над уплотнительным элементом 4, перемещается вниз, освобождая промывочные пробки 5 от перекрытия и основной фиксации. В этом положении пробки 5 удерживаются в исходном положении только патрубком 6, положение которого зафиксировано, например, одним срезным штифтом 7.

После запакеровки кольцевого пространства скважины в колонну бурильных труб подается избыточное давление, превышающее усилие среза штифта 7 от результирующей сдвиговой нагрузки на патрубок 6 от взаимодействия с пробками 5, которые под действием избыточного давления стремятся выйти в кольцевое пространство, сдвинув при этом патрубок 6. В результате штифт 7 срезается, патрубок 6 перемещается под действием промывочных пробок 5, обеспечивая выход последних и полное освобождение радиальных каналов а. Происходит смена бурового раствора над уплотнимтельным элементом 4 (фиг. 3). При падении давления в трубной колонне обеспечивается герметизация полости уплотнительного элемента 4.

По окончании промывки скважины над пакером производят снятие уплотнительного элемента 4. При этом промывочные каналы а перекрывают патрубком 8, например, перемещаемым посредством сбрасываемого шара, а полость уплотнительного элемента 4 сообщают, например, через те же каналы б с затрубным подкамерным пространством скважины. После этого восстанавливают циркуляцию в скважине и продолжают бурение.

Использование предлагаемого устройства для управления циркуляцией в скважине позволяет по сравнению с существующим повысить надежность работы промывочного узла устройства при замене раствора над пакером в процессе ликвидации осложнений в скважине.

Вышеперечисленное позволит повысить эффективность и надежность работ по предупреждению выбросов газа из скважины. Это обеспечивает улучшение условий труда буровой бригады и безопасность производства работ при бурении скважин в осложненных условиях.