Пристрій для очищення вибою свердловини

Винахід стосується пристроїв для очищення вибоїв свердловин від шламу, піску та металічних предметів і може застосовуватись при бурінні і ремонті нафтових і газових свердловин. Відомий пристрій для очищення вибою свердловин, який складається з герметично ізольованих повітряної камери і камери уловлювача з механізмом для проходу предметів водному напрямку[Авт.св, СРСР № 1266961, кл. Ε 21 В 31/16]. Принцип роботи пристрою заснований на уловлюванні розміщених на вибої предметів шляхом утворення спрямованого вгору потоку рідини, викликаного різницею гідростатичних тисків в повітряній камері і камері уловлювача. Спримований вгору р ух рідини починається після швидкого з'єднання повітряної камери і камери уловлювача, що досягається шляхом руйнування за допомогою вибуху розміщеної між ними діафрагми. Даний пристрій не забезпечує необхідну тривалість спрямованого вгору руху рідини і отже високу ефективність очищення вибою, оскільки малі розміри повітряної камери приводять до її швидкого заповнення рідиною. Крім того, наступний цикл роботи уловлювача можливий після заміни зруйнованої діафрагми і розміщення вибухово го заряду. Відомий також пристрій для очищення вибою свердловини, який складається з герметично ізольованих повітряної камери і камери уловлювача з механізмом для проходу предметів в одному напрямку, коронкою і розміщеного між ними клапана, шток якого взаємодіє з вибоєм [Авт.св. СРСР № 1191554, кл. Ε 21 В 31/03]. З'єднання повітряної камери з камерою уловлювача здійснюється за допомогою розміщеного між ними клапана з механізмом для запобігання його випадкового включення в процесі спуску пристроя в свердловину. Даний пристрій, як і попередній, не забезпечує необхідної тривалості процесу очищення вибою свердловини, внаслідок обмежених геометричних розмірів повітряної камери. Складна конструкція клапанного вузла з механізмом для запобігання його випадкового включення знижує надійність пристрою І ускладнює його використання. Відомий також пристрій для очищення вибою свердловини (конструкція прототипу), який складається з камери уловлювача з механізмом для проходу предметів в одному напрямку і коронкою, з'єднаних з бурильною колоною [Чернобильский А.Г., Паневник А.В. Универсальный гидравлический ловитель шарошек // Газовая промышленность. - М., - 1995. - № 2. - С. 18-19]. Пристрій може приводитись в дію використанням гідроімпульсу, в процесі здійснення якого спрямований вгору рух рідини відбувається під дією різниці гідростатичних тисків в бурильній колоні і в затрубному просторі, яка, в свою чергу досягається шляхом попереднього заміщення бурового розчину в бурильній колоні рідиною меншої густини. Даний пристрій, як і попередні, не забезпечує необхідної ефективності очищення вибою, внаслідок недостатньої інтенсивності промивки, викликаної неможливостю створення в колоні І в затрубному просторі значної різниці густини рідин, що їх заповнюють. Мала різниця густини рідин не дозволяє створити суттєву різницю гідростатичних тисків, внаслідок чого не можна досягти високих швидкостей руху висхідного потоку і інтенсивного очищення вибою свердловини. Задачею винаходу є створення такого пристрою для очищення вибою свердловини, який дозволяє за рахунок збільшення тривалості і інтенсивності спрямованого вгору руху рідини підвищити ефективність очищення і тим самим збільшити дебіт свердловини під час капітального ремонту, або швидкість буріння при будівництві свердловини. Поставлена задача досягається тим, що верхня частина бурильної колони з'єднана з корпусом клапана, а нижня частина бурильної колони - з штоком і поршнем клапана, а поршень клапана містить сполучені між собою радіальні і осьовий канали, вихід якого обернений до вибою свердловини, причому на внутрішній поверхні корпуса клапана виконано кільцеву проточку, розміщену над радіальними отворами поршня при його знаходженні в крайньому нижньому положенні. Внутрішня поверхня нижньої частини корпусу клапана має внутрішнє багатогранчасте січення, а зовнішня поверхня нижньої частини поршня - зовнішнє багатогранчасте січення Така конструкція пристрою дозволяє використовувати верхню частин у бурильної колони замість повітряної камери. Об'єм повітряної камери виконаної у вигляді верхньої частини бурильної колони набагато перевищує об'єм повітряної камери конструкції пристроїв-аналогів, внаслідок чого значно збільшується час, необхідний для заповнення камери і отже тривалість промивки свердловини. Порівняно з конструкцією прототипа при використанні пристроя, що заявляється, має місце значно більша різниця густин (а значить і різниця гідростатичних тисків) потоків в камері пристроя і в свердловині внаслідок чого зростає швидкість руху рідини і Інтенсивність промивки, за рахунок чого підвищується ефективність очищення вибою. Виконання штока клапана у вигляді нижньої частини бурильної колони значно спрощує конструкцію пристрою і підвищує його надійність. Виконання радіальних і осьового каналів в поршні клапана, а також відповідної кільцевої проточки на внутрішній поверхні корпуса дозволяє здійснювати швидке сполучення верхньої і нижньої частини бурильної колони в момент контакту коронки уловлювача з вибоєм. Наявність багатогранчастого з'єднання в нижній частині клапана дозволяє передавати обертовий момент при можливості здійснювати осьові переміщення поршня клапана в корпусі. На фіг. 1 показаний пристрій для очищення вибою свердловин, який дозволяє піднімати з вибою великі предмети. В разі очищення вибою від шламу і піску над коронкою розміщають шламоуловлювач серійної конструкції. На фіг.2 - розріз А-А на фіг. 1. Пристрій складається із верхньої 1 та нижньої 2 частин бурильної колони з розміщеним між ними клапаном 3. Безпосередньо над вибоєм розміщена камера уловлювача 4 з механізмом для проходу предметів в одному напрямку ! коронкою 5. В конструкції пристрою, показаному на фігурі механізм для проходу предметів в одному напрямку виконано у вигляді пелюстків 6, що можуть обертатись тільки в бік уловлювача. Верхня частина бурильної колони з'єднується з клапаном 3 верхнім перехідником 7, а нижня частина 2 з уловлювачем 4 - нижнім перехідником 8. Поршень клапана 9 містить сполучені між собою радіальні 10 і осьовий 11 канали. Отвір осьового каналу 11 обернений до вибою. На внутрішній поверхні корпусу клапана виконано кільцеву проточку 12, розміщену над радіальними отворами 10 поршня 9 при його знаходженні в крайньому нижньому положенні. Внутрішня поверхня нижньої частини корпусу клапана 3 має внутрішнє багатогранчасте січення, а зовнішня поверхня нижньої частини поршня 9 - зовнішнє бага-тогранчасте січення. Пристрій працює таким чином. При необхідності очистити вибій свердловини спускають бурильну колону в такій послідовності: уловлювач 4 з коронкою 5, перехідник 8, нижня частина колони 2, корпус клапана 3, перехідник 7, верхня частина колони 1. Верхня частина бурильної колони 1 може складатись з однієї або більше бурильних труб в залежності від того, яку тривалість руху рідини необхідно одержати, перед контактом коронки 5 з вибоєм починають обертати бурильну колону. За рахунок виконання січення корпусу клапана 3 і його поршня 9 в нижній частині багатогранчастим обертовий момент передається уловлювачу 4. В момент контакту уловлювача 4 з вибоєм починається взаємне переміщення поршня 9 в корпусі клапана 3, внаслідок чого виникає з'єднання повітряної камери і камери уловлювача через проточку 12, радіальні 10 і осьовий 11 канали. Внаслідок різниці тисків в повітряній камері і камері уловлювача 4 в бурильній колоні і уловлювачі формується спрямований угору р ух рідини, який спрямовує предмети, що знаходяться на вибої в порожнину уловлювача 4. При підйомі колони пелюстки 6 запобігають випадінню предметів з порожнини уловлювача 4 на вибій. У випадку очищення вибою від шламу або від піску замість пелюстків 6 використовують серійно виготовлені шламозбірники.