Пристрій для руйнування застійних зон у свердловині

Реферат: Пристрій для руйнування застійних зон у свердловині містить корпус, скомпонований з приєднувальною муфтою і ніпелем, виконаний з центральним прохідним каналом і оснащений по зовнішній поверхні гвинтоподібними шліцами і рухомою обоймою, що знаходиться у шліцьовому зачепленні з корпусом і споряджена комбінованими робочими елементами у вигляді лопатей і шкребків. Рухома обойма виконана комбінованою і скомпонована із внутрішньої і зовнішньої обойм, які зв'язані між собою пружинами з забезпеченням вільного переміщення внутрішньої обойми відносно зовнішньої і зовнішньої відносно корпуса у осьовому напрямку шліцьовими зачепленнями і зафіксовані між собою шпонкою з унеможливленням провертання обойм відносно одна одної. Робочі елементи у вигляді лопатей розміщені по периметру поверхні нижньої частини зовнішньої обойми під кутом 35° до вертикальної осі пристрою, а робочі елементи у вигляді шкребків - виконані V-подібно із сталевого пружного канату, закріплені основою на верхній частині зовнішньої обойми і розміщені вільними кінцями у круговому буртику внутрішньої обойми під кутом 45° до вертикальної осі пристрою, що споряджений відповідними прорізами для розміщення шкребків і з'єднаний з верхньою частиною зовнішньої обойми пружинами. UA 97466 U (12) UA 97466 U UA 97466 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до технологічного обладнання для оснащення обсадних колон нафтових і газових свердловин, зокрема до пристроїв, що використовуються для підготовки ствола свердловини до цементування з метою створення належних умов формування якісного кріплення. Відомі пристрої з робочими елементами у вигляді шкребків віялового та кабельного типу, які складаються з суцільного корпуса, на якому розташовані по периметру робочі елементи з пружинного дроту у вигляді віяла або півкілець [Erik В. Nelson. Well Cemeting.1990, Texas. Pnc. 10-52], a також турбулізатор, який складається з нероз'ємного корпуса і лопатей, встановлених в корпусі під кутом 45°, які кріпляться до корпуса металевими накладками, привареними контактним зварюванням, при цьому пристрій фіксується на обсадних трубах за допомогою спірального клина [Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин. - М., 2000. - С. 347]. Однак ці відомі пристрої не забезпечують достатньої ефективності очищення стінок свердловин при цементуванні свердловин, оскільки встановлюється на обсадній колоні так, щоб робочі елементи були направлені вверх, через що вони відхиляються і знімають глинисту кірку тільки при русі колони вверх. Зокрема, турбулізатор фіксується на обсадній колоні нерухомо і тому не надає висхідному потоку розчину достатньої турбулентності, унаслідок чого зменшується ефективність очищення кільцевого простору свердловини від згустків бурового розчину. Крім того, при русі пристрою вверх вільні кінці робочих елементів можуть защемлюватися у перешкодах і виходити з ладу. Найбільш близькими до корисної моделі, що заявляється, за технічною суттю є пристрій для підвищення ефективності цементування свердловин з комбінованими робочими елементами, що складається з корпуса, скомпонованого з приєднувальною муфтою і ніпелем, і робочих елементів, який оснащений по зовнішній поверхні гвинтоподібними шліцами і рухомою обоймою, котра знаходиться в шліцьовому зачепленні з корпусом і споряджена комбінованими робочими елементами у вигляді дугоподібних шкребків, виконаних із сталевого пружного дроту і закріплених обома кінцями по периметру на поверхні верхньої частини обойми під кутом 45° до вертикальної осі пристрою з максимальним віддаленням центральної частини кожного елемента від поверхні обойми, і лопатей, розташованих по периметру поверхні нижньої частини обойми під кутом 35° до вертикальної осі пристрою [Пристрій для підвищення ефективності цементування свердловин з комбінованими робочими елементами, Патент України на винахід №102023, Е21В 11/00, Е21В 33/14, Е21В 17/10, Е21В 47/02, F15D 1/12, Бюл № 10, 2013]. Однак цей пристрій також не забезпечує достатньої ефективності очищення стінок свердловин при цементуванні свердловин, оскільки дугоподібні шкребки закріплені обома кінцями по периметру і не дозволяють проникнення у локальні каверни на стінках свердловини та руйнування застійних зон бурового розчину, унаслідок чого зменшується ефективність очищення кільцевого простору свердловини. В основу корисної моделі поставлена задача розробити ефективний пристрій для руйнування застійних зон у свердловині з вдосконаленими робочими елементами шляхом поєднання властивостей шкребка і турбулізатора, розміщених на рухомій обоймі, виконаній комбінованою і скомпонованій із внутрішньої і зовнішньої обойм, і відповідною взаємодією між ними і корпусом забезпечити ефективну дію комбінованих робочих елементів у вигляді шкребків та лопатей і відповідну високу ефективність очищення застійних зон свердловин зі створенням належних умов для формування якісного і надійного їх кріплення і зниженням витрат на спорудження. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для руйнування застійних зон у свердловині, що складається з корпуса, скомпонованого з приєднувальною муфтою і ніпелем, виконаного з центральним прохідним каналом і оснащеного по зовнішній поверхні гвинтоподібними шліцами і рухомою обоймою, що знаходиться у шліцьовому зачепленні з корпусом і споряджена комбінованими робочими елементами у вигляді лопатей і шкребків, згідно з корисною моделлю рухома обойма виконана комбінованою і скомпонована із внутрішньої і зовнішньої обойм, які зв'язані між собою пружинами з забезпеченням вільного переміщення зовнішньої обойми відносно внутрішньої і внутрішньої відносно корпуса у осьовому напрямку шліцьовими зачепленнями і зафіксовані між собою шпонкою з унеможливленням провертання обойм відносно одна одної, при цьому робочі елементи у вигляді лопатей розміщені по периметру поверхні нижньої частини внутрішньої обойми під кутом 35° до вертикальної осі пристрою, а робочі елементи у вигляді шкребків - виконані Vподібно із сталевого пружного канату, закріплені основою на зовнішній рухомій обоймі і розміщені вільними кінцями під кутом 45° до вертикальної осі пристрою у круговому буртику 1 UA 97466 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 внутрішньої обойми, що споряджений відповідними прорізами для розміщення шкребків і з'єднаний з верхньою частиною зовнішньої обойми пружинами. Саме завдяки виконанню рухомої обойми комбінованою, скомпонованою із внутрішньої і зовнішньої обойм, які зв'язані між собою пружинами через круговий буртик з забезпеченням вільного переміщення зовнішньої обойми відносно внутрішньої і внутрішньої відносно корпуса у осьовому напрямку шліцьовими зачепленнями і фіксації обойм між собою шпонкою з унеможливленням провертання обойм відносно одна одної, а також виконання шкребків Vподібно із сталевого пружного канату з закріплені тільки одним кінцем, основою, на зовнішній рухомій обоймі і розміщенням вільних кінців під кутом 45° до вертикальної осі пристрою у круговому буртику внутрішньої обойми, що споряджений відповідними прорізами для розміщення шкребків, забезпечується висока ефективність очищення стінок свердловин, в тому числі і можливість проникнення у локальні каверни на стінках свердловин і таким чином руйнування застійних зон бурового розчину та створення належних умов для формування якісного і надійного кріплення стінок свердловин зі зниженням витрат на їх спорудження. Таким чином, сукупністю відомих і внесених суттєвих ознак, що відповідають критеріям новизни, і їх причинно-наслідковим зв'язком, маємо комплексне технічне рішення, яке забезпечує досягнення якісно нового технічного результату, достатнього для вирішення поставленої задачі корисної моделі. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На Фіг. 1 наведено конструкцію пристрою для руйнування застійних зон у свердловині у робочому стані. На Фіг. 2 - теж у стані підйому на поверхню. На фіг. 3 - розріз пристрою по лінії А-А. На Фіг. 4 - розріз по лінії Б-Б. Пристрій для руйнування застійних зон у свердловині складається з корпуса 1, спорядженого по зовнішній поверхні гвинтоподібними шліцами 2 і скомпонованого у верхній частині з приєднувальною муфтою 3, а у нижній - з ніпелем 4. У корпусі виконано центральний прохідний канал 5. Рухома обойма пристрою виконана комбінованою і скомпонована із внутрішньої 6 і зовнішньої 7 рухомих обойм, які зв'язані між собою пружинами 8 з забезпеченням вільного переміщення внутрішньої обойми 6 відносно зовнішньої 7 і зовнішньої обойми 7 відносно корпуса 1 у осьовому напрямку шліцьовими зачепленнями 2. Обойми 6 і 7 зафіксовані між собою шпонкою 9 з унеможливленням провертання обойм відносно одна одної. Робочі елементи у вигляді лопатей 10 розміщені по периметру поверхні нижньої частини зовнішньої обойми 7 під кутом 35° до вертикальної осі пристрою, а робочі елементи у вигляді шкребків 11 виконані V-подібно із сталевого пружного канату, закріплені основою 12 на зовнішній обоймі 7 (верхній частині) і розміщені вільними кінцями 13 під кутом 45° до вертикальної осі пристрою у круговому буртику 14, що споряджений відповідними прорізами 15 для розміщення шкребків 11. Пристрій працює наступним чином. Підготовлений пристрій ніпелем 4 згвинчується з муфтою обсадної труби (на кресл. не наведено), а ніпель обсадної труби вгвинчується у муфту 3 пристрою. Кількість пристроїв у обсадній колоні визначається станом ствола свердловини і вимогами до якості кріплення. Оснащена, таким чином, обсадна колона опускається у свердловину. У процесі спуску обсадної колони у свердловину шкребки комбінованих робочих елементів 11, які виконані V-подібно із сталевого пружного канату і закріплені основою 12 на зовнішній рухомій обоймі 7 (у її верхній частині), вільно контактують з стінками свердловини, очищуючи їх від глинистої кірки. За рахунок того, що шкребки 11 розташовані під кутом 45° і перекривають один одного, ними охоплюється весь периметр стінки свердловини. Крім того, за рахунок пружності кінців шкребків 13, вони можуть вільно деформуватись і проникати у каверни на стінках свердловини, руйнуючи застійні зони бурового розчину. Знята зі стінок глиниста кірка і залишки бурового розчину, вивільнені з каверн, підхоплюється висхідним потоком бурового розчину у кільцевому просторі свердловини і виноситься на поверхню. Ефективність очищення свердловини підвищується за рахунок турбулізації висхідного потоку бурового розчину лопатями 10 комбінованих робочих елементів, які розташовані на нижній частині зовнішньої рухомої обойми 7. Після досягнення обсадною колоною проектної глибини спуску ствол свердловини додатково очищується від глинистої кірки та застійних зон бурового розчину, особливо, коли ствол свердловини має каверни. Для цього обсадній колоні надають поступального руху верхвниз. При цьому зовнішня обойма 7 пристрою за рахунок гвинтового шліцьового з'єднання 2 з корпусом 1 повертається навколо корпусу 1 вправо або вліво у залежності від напрямку руху колони і одночасно переміщається по вертикалі, а шкребки 11 комбінованих робочих елементі, розміщені у кільцевому буртику 14 внутрішньої обойми 6, очищають стінки свердловини і вільними кінцями 13 руйнують застійні зони при обертово-поступальному русі. 2 UA 97466 U 5 10 15 Для запобігання руйнування шкребків 11 при русі колони вверх, коли вільні кінці 13 шкребків 11 можуть зачіплюватися у виступах стінок свердловини, передбачено їх переміщення вниз у прорізах 15 кільцевого буртика 14 за рахунок можливості переміщення внутрішньої обойми 6 відносно зовнішньої 7 по осі вниз. При цьому пружини 8 забезпечують таке переміщення внутрішньої обойми 6 на величину, що звужує V-подібне розширення скребків 11 і фіксує їх в кільцевому буртику 14, забезпечуючи мінімальний контакт (неробочий стан) з стінками свердловини (Фіг. 2). При наступному русі колони вниз пружини 8 повертають внутрішню обойму 6 у попереднє положення і шкребки 11 знову виконують передбачені функції робочих елементів, при цьому потік бурового розчину турбулізується лопатями 10, розташованими на нижній частині зовнішньої обойми 7. Такі маніпуляції дозволяють не тільки якісно очистити стінки свердловини від глинистої кірки, але й зруйнувати застійні зони бурового розчину у кавернах і після підготовки ствола свердловини приступити до операції цементування. Пропонований пристрій для руйнування застійних зон у свердловині забезпечує ефективну дію комбінованих робочих елементів у вигляді шкребків та лопатей і відповідну високу ефективність очищення застійних зон свердловин зі створенням належних умов для формування якісного і надійного їх кріплення і зниженням витрат на спорудження. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Пристрій для руйнування застійних зон у свердловині, що містить корпус, скомпонований з приєднувальною муфтою і ніпелем, виконаний з центральним прохідним каналом і оснащений по зовнішній поверхні гвинтоподібними шліцами і рухомою обоймою, що знаходиться у шліцьовому зачепленні з корпусом і споряджена комбінованими робочими елементами у вигляді лопатей і шкребків, який відрізняється тим, що рухома обойма виконана комбінованою і скомпонована із внутрішньої і зовнішньої обойм, які зв'язані між собою пружинами з забезпеченням вільного переміщення внутрішньої обойми відносно зовнішньої і зовнішньої відносно корпуса у осьовому напрямку шліцьовими зачепленнями і зафіксовані між собою шпонкою з унеможливленням провертання обойм відносно одна одної, при цьому робочі елементи у вигляді лопатей розміщені по периметру поверхні нижньої частини зовнішньої обойми під кутом 35° до вертикальної осі пристрою, а робочі елементи у вигляді шкребків виконані V-подібно із сталевого пружного канату, закріплені основою на верхній частині зовнішньої обойми і розміщені вільними кінцями у круговому буртику внутрішньої обойми під кутом 45° до вертикальної осі пристрою, що споряджений відповідними прорізами для розміщення шкребків і з'єднаний з верхньою частиною зовнішньої обойми пружинами. 3 UA 97466 U 4 UA 97466 U 5 UA 97466 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6