RU2513788C1 - Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug - Google Patents
Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug Download PDFInfo
- Publication number
- RU2513788C1 RU2513788C1 RU2012143939/03A RU2012143939A RU2513788C1 RU 2513788 C1 RU2513788 C1 RU 2513788C1 RU 2012143939/03 A RU2012143939/03 A RU 2012143939/03A RU 2012143939 A RU2012143939 A RU 2012143939A RU 2513788 C1 RU2513788 C1 RU 2513788C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hollow
- hollow barrel
- sleeve
- radial holes
- cavity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области капитального ремонта скважин и может быть использовано для бурения в шламовом осадке, очистки каверны и установки цементного моста.The invention relates to the field of overhaul of wells and can be used for drilling in sludge, cleaning the cavity and installing a cement bridge.
Известно устройство для установки цементного моста, описанное в способе установки цементого моста (см. п. РФ 2170334 от 24.08.1999 по кл. Е21В 33/13, опубл. 10.07.2001), содержащее полый ствол со сквозными радиальными отверстиями, верхнюю втулку (юбку) и нижнюю втулку, установленные с формированием наклонной кольцевой щели между их нижней и верхней поверхностями соответственно. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок и ответная им наружная поверхность полого ствола образуют кольцевую полость, гидравлически связанную с полостью полого ствола через сквозные радиальные отверстия, расположенные на уровне наклонной кольцевой щели. Нижняя втулка установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола и имеет внутреннюю кольцевую проточку, а полый ствол имеет наружную кольцевую проточку. В указанных проточках установлено упорное кольцо, ограничивающее перемещение нижней втулки вверх. В зазоре между нижней втулкой и полым стволом размещены резиновые кольца. Устройство содержит корпус с присоединительной резьбой и проходным каналом. Корпус в нижней части соединен с полым стволом, а снаружи с верхней втулкой. К нижней части полого ствола присоединен башмак, вооруженный лопастью. Между башмаком и нижней втулкой установлен резиновый упругий элемент.A device for installing a cement bridge is described, described in the method of installing a cement bridge (see cl. RF 2170334 from 08.24.1999 according to CL E21B 33/13, publ. 10.07.2001), containing a hollow barrel with through radial holes, the upper sleeve ( a skirt) and a lower sleeve installed to form an inclined annular gap between their lower and upper surfaces, respectively. The inner surfaces of the upper and lower bushings and the outer surface of the hollow barrel corresponding to them form an annular cavity hydraulically connected to the cavity of the hollow barrel through through radial holes located at the level of the inclined annular gap. The lower sleeve is mounted axially movable along the hollow barrel and has an inner annular groove, and the hollow barrel has an outer annular groove. A thrust ring is installed in these grooves, restricting the upward movement of the lower sleeve. In the gap between the lower sleeve and the hollow barrel, rubber rings are placed. The device comprises a housing with a connecting thread and a passage channel. The housing in the lower part is connected to the hollow barrel, and on the outside with the upper sleeve. A shoe armed with a blade is attached to the bottom of the hollow barrel. A rubber elastic element is installed between the shoe and the lower sleeve.
Недостатками устройства является следующее.The disadvantages of the device is the following.
Упругий резиновый элемент установлен без учета перепада давления рабочей жидкости при работе устройства. В процессе работы раскрытость наклонной кольцевой щели будет увеличиваться за счет воздействия гидравлического усилия на подвижную нижнюю втулку, что приведет к уменьшению скорости потока и, как следствие, к некачественной очистке каверны и установке некачественного цементного моста.The elastic rubber element is installed without taking into account the differential pressure of the working fluid during operation of the device. During operation, the openness of the inclined annular gap will increase due to the effect of hydraulic force on the movable lower sleeve, which will lead to a decrease in the flow rate and, as a consequence, to poor-quality cleaning of the cavity and the installation of a poor-quality cement bridge.
Расположение сквозных радиальных отверстий на уровне наклонной кольцевой щели является причиной, препятствующей созданию равномерного по окружности потока. Струи рабочей жидкости, выходящие из сквозных радиальных отверстий, преодолевая наклонную кольцевую щель, не успевают сформировать сплошную струю.The location of the through radial holes at the level of the inclined annular gap is the reason that prevents the creation of a uniform flow around the circumference. The jets of the working fluid emerging from the through radial holes, overcoming the inclined annular gap, do not have time to form a continuous stream.
Кроме того, наличие зазора между нижней втулкой и полым стволом может привести к отклонению нижней втулки относительно оси устройства, что повлияет на равномерность раскрытия наклонной кольцевой щели и будет препятствовать созданию равномерной струи.In addition, the presence of a gap between the lower sleeve and the hollow barrel can lead to a deviation of the lower sleeve relative to the axis of the device, which will affect the uniformity of the opening of the inclined annular gap and will prevent the creation of a uniform jet.
Перемещение нижней втулки вверх ограничивается упорным кольцом, что является недостаточно надежным, поскольку при неоднократном перемещении втулки оно может быть повреждено, а попадание металлических элементов в зазор между полым стволом и нижней втулкой вызовет заклинивание последней.The movement of the lower sleeve up is limited by the thrust ring, which is not reliable enough, since if the sleeve is repeatedly moved, it can be damaged, and metal elements falling into the gap between the hollow barrel and the lower sleeve will jam the latter.
Устройством невозможно разрушить шламовый осадок (пробку), образованный в стволе скважины, в том числе после расширения каверны или осыпания ее свода при неустойчивости ствола скважины. Башмак, вооруженный лопастью, может лишь внедриться в шламовую пробку. Наличие в скважине частиц шлама, размер которых может достигать значения, превышающего разность внутреннего диаметра эксплуатационной колонны и наружного диаметра устройства, спущенного в скважину, препятствует их выносу, а следовательно, снижает качество очистки каверны. Выполнение технологической операции по разрушению крупных частиц шлама осуществляют дополнительным спуском и проработкой долотом. Замена башмака породоразрушающим инструментом невозможна ввиду его взаимосвязи с другими конструктивными элементами.The device cannot destroy the slurry sludge (plug) formed in the wellbore, including after expanding the cavity or shedding its arch with instability of the wellbore. A shoe armed with a blade can only penetrate into the sludge plug. The presence in the well of sludge particles, the size of which can reach a value that exceeds the difference between the inner diameter of the production string and the outer diameter of the device lowered into the well, prevents their removal, and therefore reduces the quality of cleaning the cavity. The technological operation for the destruction of large particles of sludge is carried out by additional descent and working out a bit. Replacing the shoe with a rock cutting tool is not possible due to its relationship with other structural elements.
Отсутствие центратора обуславливает эксцентричное положение устройства при его входе в интервал ствола номинального диаметра, вследствие чего нарушается равномерность распределения потока струи в поперечном сечении кольцевого пространства скважины.The absence of a centralizer determines the eccentric position of the device when it enters the bore interval of the nominal diameter, as a result of which the uniformity of the distribution of the jet stream in the cross section of the annular space of the well is violated.
В качестве прототипа выбрано устройство для установки цементного моста (см. п. РФ №2331756 от 14.07.2006 по кл. Е21В 33/13, опубл. 20.08.2008), содержащее полый ствол (патрубок) со сквозными радиальными отверстиями и наружным кольцевым выступом, верхнюю и нижнюю втулки. Верхняя и нижняя втулки установлены с формированием наклонной кольцевой щели между их нижней и верхней поверхностями соответственно. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок и ответная им наружная поверхность полого ствола образуют кольцевую полость. Кольцевая полость гидравлически связана с каналом полого ствола через сквозные радиальные отверстия, расположенные выше наклонной кольцевой щели. Нижняя втулка установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола. Устройство содержит башмак, жестко связанный с нижней частью полого ствола. Башмак имеет внутреннее промывочное отверстие и выполнен с посадочным седлом под шар. В верхней части башмак имеет внутреннюю проточку, в которой расположена зафиксированная штифтом относительно башмака нижняя часть нижней втулки. Башмак имеет пикообразную лопасть с Г-образным вырезом.As a prototype, a device for installing a cement bridge was selected (see clause of the Russian Federation No. 2331756 of July 14, 2006, class E21B 33/13, publ. 08.20.2008), containing a hollow barrel (pipe) with through radial holes and an outer ring protrusion upper and lower bushings. The upper and lower bushings are installed with the formation of an inclined annular gap between their lower and upper surfaces, respectively. The inner surfaces of the upper and lower bushings and the corresponding outer surface of the hollow barrel form an annular cavity. The annular cavity is hydraulically connected to the channel of the hollow barrel through the through radial holes located above the inclined annular gap. The lower sleeve is installed with the possibility of axial movement along the hollow barrel. The device comprises a shoe rigidly connected to the lower part of the hollow barrel. The shoe has an internal flushing hole and is made with a landing seat under the ball. The upper part of the shoe has an internal groove in which the lower part of the lower sleeve fixed by a pin relative to the shoe is located. The shoe has a lobed peak with a l-shaped notch.
Недостатками являются невозможность вбурить устройство в шламовый осадок, ненадежная работа устройства, недостаточно высокое качество установки цементного моста, а также очистки каверны.The disadvantages are the inability to drill the device into the sludge, unreliable operation of the device, insufficient quality of the cement bridge installation, as well as cleaning the cavity.
Башмак устройства выполнен формой, обеспечивающей взаимосвязь с другими конструктивными элементами, что не позволяет заменить его на породоразрушающий инструмент. Несмотря на наличие в башмаке лопасти сложной конфигурации разрушить крупные частицы шлама им невозможно. В связи с этим необходимо предварительно прорабатывать шламовый осадок в стволе скважины и каверне долотом.The shoe of the device is made in a form that provides interconnection with other structural elements, which does not allow replacing it with a rock cutting tool. Despite the presence in the shoe of the blade of a complex configuration, it is impossible for them to destroy large particles of sludge. In this regard, it is necessary to pre-work the slurry sediment in the wellbore and the cavity with a chisel.
В случае засорения наклонной кольцевой щели произойдет срез штифта и перемещение нижней втулки вниз, этим предотвращается аварийная ситуация, однако дальнейшая работа устройства без извлечения его на поверхность и замены штифта невозможна. При недостаточной очистке рабочей жидкости может потребоваться неоднократное очищение наклонной кольцевой щели. Невозможность автоматического возврата устройства в рабочий режим свидетельствует о ненадежности работы устройства.In case of clogging of the inclined annular gap, the pin is cut and the lower sleeve moves down, this prevents an emergency situation, however, further operation of the device without removing it to the surface and replacing the pin is impossible. In case of insufficient cleaning of the working fluid, it may be necessary to repeatedly clean the inclined annular gap. The inability to automatically return the device to operating mode indicates the unreliability of the device.
В процессе очистки поток жидкости через полый ствол и башмак устройства попадает на шламовый осадок, а также через сквозные радиальные отверстия и наклонную кольцевую щель в кольцевое пространство. Разделение потока ослабляет гидравлическое воздействие на шламовый осадок. Интенсивности осевой струи может оказаться недостаточно для дезагрегирования спрессованного шлама. В результате становиться невозможным углубление устройства на всю высоту шламового осадка. Это приводит к некачественной очистке ствола скважины и каверны. Плохая очистка каверны в последующем становится причиной некачественной установки цементного моста.During the cleaning process, the fluid flow through the hollow barrel and the shoe of the device enters the sludge sediment, as well as through radial holes and an inclined annular gap in the annular space. The separation of the flow reduces the hydraulic effect on the sludge. The axial jet intensity may not be sufficient to disaggregate the compressed sludge. As a result, it becomes impossible to deepen the device to the entire height of the sludge sludge. This leads to poor-quality cleaning of the wellbore and cavity. Poor cleaning of the cavity subsequently becomes the cause of poor-quality installation of the cement bridge.
Отсутствие центратора обуславливает эксцентричное положение устройства при его входе в интервал ствола номинального диаметра, вследствие чего нарушается равномерность распределения потока струи в поперечном сечении кольцевого пространства скважины.The absence of a centralizer determines the eccentric position of the device when it enters the bore interval of the nominal diameter, as a result of which the uniformity of the distribution of the jet stream in the cross section of the annular space of the well is violated.
Техническим результатом является повышение качества очистки каверны, установки цементного моста, повышение надежности работы и расширение технологических возможностей устройства за счет обеспечения возможности вбуривания устройства в шламовый осадок, автоматической самоочистки и центрирования устройства относительно оси скважины номинального диаметра.The technical result is to improve the quality of cleaning the cavity, the installation of a cement bridge, improving the reliability and expanding the technological capabilities of the device by providing the possibility of drilling the device into sludge, automatic self-cleaning and centering of the device relative to the axis of the borehole of nominal diameter.
Технический результат достигается с помощью универсального устройства для бурения, очистки каверны и установки цементного моста, содержащего полый ствол со сквозными радиальными отверстиями и наружным кольцевым выступом, верхнюю и нижнюю втулки, установленные с формированием наклонной кольцевой щели между их нижней и верхней поверхностями соответственно, причем внутренние поверхности верхней и нижней втулок и ответная им наружная поверхность полого ствола образуют кольцевую полость, гидравлически связанную с каналом полого ствола через сквозные радиальные отверстия, расположенные выше наклонной кольцевой щели, а нижняя втулка установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола. Согласно изобретению устройство содержит верхний переводник, выполненный с продольным лопастным центратором, соединенный снаружи с верхней втулкой, а изнутри - с полым стволом, и нижний переводник, соединенный изнутри с полым стволом. Устройство содержит породоразрушающий инструмент, соединенный с нижним переводником. Соединения верхнего и нижнего переводника с полым стволом обеспечивают передачу вращающего момента к породоразрушающему инструменту. Нижний переводник имеет в средней части внутренний кольцевой выступ и поджимает нижнюю втулку через резиновый упругий элемент с силой прижатия, определяемой неравенствомThe technical result is achieved using a universal device for drilling, cleaning the cavity and installing a cement bridge containing a hollow shaft with through radial holes and an outer annular protrusion, upper and lower bushings installed with the formation of an inclined annular gap between their lower and upper surfaces, respectively, with internal the surfaces of the upper and lower bushings and the outer surface of the hollow barrel corresponding to them form an annular cavity hydraulically connected to the channel of the hollow barrel through the through radial holes located above the inclined annular gap, and the lower sleeve is mounted with the possibility of axial movement along the hollow barrel. According to the invention, the device comprises an upper sub, made with a longitudinal blade centralizer, connected externally to the upper sleeve, and from the inside to the hollow barrel, and a lower sub connected from the inside to the hollow barrel. The device comprises a rock cutting tool connected to a lower sub. The connections of the upper and lower sub with the hollow shaft provide torque transmission to the rock cutting tool. The lower sub has an inner annular protrusion in the middle part and presses the lower sleeve through the rubber elastic element with a pressing force determined by the inequality
где F1 - сила прижатия нижней втулки резиновым упругим элементом, Н;where F 1 is the pressing force of the lower sleeve with a rubber elastic element, N;
Δр - перепад давления на работающем устройстве, Па;Δр - pressure drop on the working device, Pa;
d1 - внутренний диаметр наклонной кольцевой щели, м;d 1 - the inner diameter of the inclined annular gap, m;
d2 - наружный диаметр полого ствола, м;d 2 - the outer diameter of the hollow trunk, m;
δ - раскрытость наклонной кольцевой щели, м;δ is the openness of the inclined annular gap, m;
k - коэффициент трения шлама о смоченный металл.k is the coefficient of friction of sludge on wetted metal.
Наружный кольцевой выступ полого ствола образован ниже сквозных радиальных отверстий. Нижняя втулка в верхней части имеет внутреннюю проточку под указанный выступ на длину ее осевого перемещения вдоль полого ствола. В полом стволе последовательно расположены упорная втулка, полый поршень, выполненный с седлом под сбрасываемый шар, установленный с герметичным перекрытием сквозных радиальных отверстий полого ствола, и пружина, упирающаяся в кольцевой выступ нижнего переводника с силой прижатия, определяемой неравенствомThe outer annular protrusion of the hollow shaft is formed below the through radial holes. The lower sleeve in the upper part has an internal groove under the specified protrusion on the length of its axial movement along the hollow barrel. In the hollow shaft, a thrust sleeve, a hollow piston, made with a saddle for a ball being reset, mounted with a tight seal of the through radial holes of the hollow barrel, and a spring abutting in the annular protrusion of the lower sub with the pressing force determined by the inequality
где F2 - сила сжатия пружины, Н;where F 2 - spring compression force, N;
а - коэффициент потерь давления в полом поршне;a is the pressure loss coefficient in the hollow piston;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;ρ is the density of the liquid, kg / m 3 ;
Q - подача жидкости, м3/с;Q - fluid supply, m 3 / s;
d3 - наружный диаметр полого поршня, м;d 3 - the outer diameter of the hollow piston, m;
d4 - внутренний диаметр полого поршня, м.d 4 - the inner diameter of the hollow piston, m
На фигуре изображен продольный разрез устройства.The figure shows a longitudinal section of the device.
Универсальное устройство для бурения, очистки каверны и установки цементного моста содержит полый ствол 1 со сквозными радиальными отверстиями 2 и наружным кольцевым выступом 3, верхнюю и нижнюю втулки 4, 5, установленные с формированием наклонной кольцевой щели 6 между их нижней и верхней поверхностями соответственно. Нижняя втулка 5 установлена с возможностью осевого перемещения вдоль полого ствола 1. Наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 образован ниже сквозных радиальных отверстий 2.A universal device for drilling, cleaning the cavity and installing a cement bridge contains a hollow shaft 1 with through radial holes 2 and an external annular protrusion 3, upper and lower bushings 4, 5, installed with the formation of an inclined annular gap 6 between their lower and upper surfaces, respectively. The lower sleeve 5 is mounted axially movable along the hollow barrel 1. The outer annular protrusion 3 of the hollow barrel 1 is formed below the through radial holes 2.
Нижняя втулка 5 в верхней части имеет внутреннюю проточку 7 под наружный кольцевой выступ 3 полого ствола 1 на длину ее осевого перемещения вдоль полого ствола 1.The lower sleeve 5 in the upper part has an internal groove 7 under the outer annular protrusion 3 of the hollow barrel 1 by the length of its axial movement along the hollow barrel 1.
Нижний край сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1 расположен выше уровня наклонной кольцевой щели 6. Внутренние поверхности верхней и нижней втулок 4, 5 и ответная им наружная поверхность полого ствола 1 образуют кольцевую полость А, гидравлически связанную с полостью полого ствола 1 через сквозные радиальные отверстия 2.The lower edge of the through radial holes 2 of the hollow barrel 1 is located above the level of the inclined annular gap 6. The inner surfaces of the upper and lower bushings 4, 5 and the corresponding outer surface of the hollow barrel 1 form an annular cavity A hydraulically connected to the cavity of the hollow barrel 1 through the through radial holes 2.
Устройство содержит верхний и нижний переводники 8, 9. Верхний переводник 8 соединен снаружи с верхней втулкой 4, а изнутри - с полым стволом 1 и выполнен с продольным лопастным центратором 10.The device contains upper and lower sub 8, 9. The upper sub 8 is connected externally to the upper sleeve 4, and from the inside to the hollow barrel 1 and is made with a longitudinal blade centralizer 10.
Нижний переводник 9 соединен изнутри с полым стволом 1 и поджимает нижнюю втулку 5 через резиновый упругий элемент 11 с силой прижатия, определяемой неравенствомThe lower sub 9 is connected internally to the hollow barrel 1 and presses the lower sleeve 5 through the rubber elastic element 11 with a pressing force determined by the inequality
где F1 - сила прижатия нижней втулки резиновым упругим элементом, Н;where F 1 is the pressing force of the lower sleeve with a rubber elastic element, N;
Δр - перепад давления на работающем устройстве, Па;Δр - pressure drop on the working device, Pa;
d1 - внутренний диаметр наклонной кольцевой щели, м;d 1 - the inner diameter of the inclined annular gap, m;
d2 - наружный диаметр полого ствола, м;d 2 - the outer diameter of the hollow trunk, m;
δ - раскрытость наклонной кольцевой щели, м;δ is the openness of the inclined annular gap, m;
k - коэффициент трения шлама о смоченный металл.k is the coefficient of friction of sludge on wetted metal.
Нижний переводник 9 имеет в средней части внутренний кольцевой выступ 12. В полом стволе 1 последовательно расположены упорная втулка 13, полый поршень 14 и пружина 15, упирающаяся в кольцевой выступ 12 нижнего переводника 9 с силой прижатия, определяемой неравенствомThe lower sub 9 has in the middle part an inner annular protrusion 12. In the hollow shaft 1, a thrust sleeve 13, a hollow piston 14 and a spring 15 are arranged in series, abutting against the annular protrusion 12 of the lower sub 9 with a pressing force determined by the inequality
где F2 - сила сжатия пружины, Н;where F 2 - spring compression force, N;
а - коэффициент потерь давления в полом поршне;a is the pressure loss coefficient in the hollow piston;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;ρ is the density of the liquid, kg / m 3 ;
Q - подача жидкости, м3/с;Q - fluid supply, m 3 / s;
d3 - наружный диаметр полого поршня, м;d 3 - the outer diameter of the hollow piston, m;
d4 - внутренний диаметр полого поршня, м.d 4 - the inner diameter of the hollow piston, m
Полый поршень 14 выполнен с седлом под сбрасываемый шар 16 и установлен с герметичным перекрытием сквозных радиальных отверстий 2 полого ствола 1. Устройство содержит породоразрушающий инструмент 17, соединенный с нижним переводником 9.The hollow piston 14 is made with a saddle under the ball being discharged 16 and is installed with a tight seal of the through radial holes 2 of the hollow barrel 1. The device contains a rock cutting tool 17 connected to the lower sub 9.
Герметичность подвижных и неподвижных соединений обеспечивается установкой резиновых уплотнительных колец. Соединения верхнего и нижнего переводников 8 и 9 с полым стволом 1 обеспечивают передачу вращающего момента к породоразрушающему инструменту 17.The tightness of the movable and fixed joints is ensured by the installation of rubber o-rings. The connections of the upper and lower sub 8 and 9 with the hollow barrel 1 provide the transmission of torque to the rock cutting tool 17.
Устройство соединяют с низом колонны бурильных труб и спускают в скважину до верхней границы интервала очистки ствола (установки цементного моста).The device is connected to the bottom of the drill pipe string and lowered into the well to the upper boundary of the barrel cleaning interval (cement bridge installation).
Наличие продольного лопастного центратора 10 позволяет беспрепятственно опустить устройство, предотвращая касание стенки скважины и возможное засорение наклонной кольцевой щели 6, что повышает надежность работы устройства.The presence of a longitudinal blade centralizer 10 allows you to freely lower the device, preventing contact of the borehole wall and possible clogging of the inclined annular gap 6, which increases the reliability of the device.
Восстанавливают циркуляцию. Вращением и созданием нагрузки на долото разбуривают шламовый осадок до нижней границы очистки ствола скважины (установки цементного моста). Механическое разрушение сопровождается воздействием осевых струй жидкости, напорно истекающих из породоразрушающего инструмента (долота) 17, что повышает скорость разбуривания шламового осадка. Перекрытие сквозных радиальных отверстий 2 полым поршнем 14 позволяет получить на входе в породоразрушающий инструмент 17 поток достаточно высокой гидравлической мощности. При этом сила упругости пружины 15 должна уравновешивать гидравлическое усилие, прилагаемое к полому поршню 14 при прокачивании через него жидкости.Restore circulation. By rotating and creating a load on the bit, sludge is drilled to the lower boundary of the wellbore cleaning (cement bridge installation). Mechanical failure is accompanied by the action of axial jets of fluid flowing out from the rock cutting tool (chisel) 17, which increases the rate of drilling of sludge. The overlapping of the through radial holes 2 with a hollow piston 14 allows a sufficiently high hydraulic power flow to be obtained at the entrance to the rock cutting tool 17. In this case, the elastic force of the spring 15 should balance the hydraulic force exerted on the hollow piston 14 when pumping fluid through it.
Если сила упругости пружины 15 окажется меньше гидравлического усилия, полый поршень 14 будет смещаться вниз и открывать сквозные радиальные отверстия 2 в полом стволе 1. В результате этого поток жидкости разделится на две части. Одна часть будет поступать к породоразрушающему инструменту 17, а вторая - через полость А в наклонную кольцевую щель 6 и далее в кольцевое пространство. В этом случае гидравлическая мощность потока, подводимого к породоразрущаемому инструменту 17, значительно уменьшится, что приведет к снижению эффективности разбуривания шламового осадка.If the spring force 15 of the spring is less than the hydraulic force, the hollow piston 14 will move down and open the through radial holes 2 in the hollow barrel 1. As a result, the fluid flow is divided into two parts. One part will go to the rock cutting tool 17, and the second through the cavity A into the inclined annular gap 6 and further into the annular space. In this case, the hydraulic power of the flow supplied to the rock cutting tool 17 will be significantly reduced, which will lead to a decrease in the efficiency of drilling sludge sludge.
Останавливают циркуляцию. В колонну бурильных труб сбрасывают шар 16, который, достигнув полого поршня 14, перекрывает осевой канал последнего. Восстанавливают циркуляцию. Под действием давления перекрытый полый поршень 14 перемещается вниз. В момент открытия сквозных радиальных отверстий 2 начинают подъем устройства. Поток жидкости устремляется через сквозные радиальные отверстия 2 в кольцевую полость А и через наклонную кольцевую щель 6, образуя неразрывную кольцевую струю, очищает стенки каверны от фильтрационной корки и очищает каверну от шлама. При подъеме устройства шлам удерживается во взвешенном состоянии за счет действия неразрывной струи и сформировавшегося при ее отражении от стенки скважины или каверны тороидального вихря. Максимально необходимое усилие сжатия пружины 15 должно уравновесить гидравлическое усилие на перекрытый полый поршень 14 вследствие действия перепада давления на работающем устройстве. Если усилие сжатия пружины окажется больше, перекрытый шаром 16 полый поршень 14 не сдвинется с места или при его перемещении неполностью откроются сквозные отверстия 2 в полом стволе 1. Вследствие этого жидкость не будет поступать в полость А и далее в наклонную кольцевую щель 6, т.е. неразрывная кольцевая струя не образуется. Или резко возрастет давление нагнетания жидкости на насосе (вплоть до выхода за пределы рабочего диапазона). При этом в неполностью открытых сквозных радиальных отверстиях 2 будет происходить срабатывание гидравлической мощности на преодоление местного гидравлического сопротивления. Вследствие этого к наклонной кольцевой щели 6 будет подводиться сниженная гидравлическая энергия, а формирующаяся неразрывная кольцевая струя окажется недостаточно интенсивной и не сможет обеспечить качественную очистку каверны (установку цементного моста).Stop circulation. A ball 16 is thrown into the drill pipe string, which, having reached the hollow piston 14, blocks the axial channel of the latter. Restore circulation. Under the action of pressure, the closed hollow piston 14 moves down. At the moment of opening of the through radial holes 2, the device begins to rise. The fluid flow rushes through the through radial holes 2 into the annular cavity A and through the inclined annular gap 6, forming an inextricable annular stream, cleans the walls of the cavity from the filter cake and cleans the cavity from sludge. When lifting the device, the sludge is kept in suspension due to the action of an inextricable stream and a toroidal vortex formed during its reflection from the borehole wall or cavity. The maximum required compression force of the spring 15 should balance the hydraulic force on the closed hollow piston 14 due to the pressure drop across the working device. If the compression force of the spring is greater, the hollow piston 14 blocked by the ball 16 does not budge or when it moves, the through holes 2 in the hollow barrel 1 will not fully open. As a result, the fluid will not flow into the cavity A and then into the inclined annular gap 6, t. e. a continuous ring jet is not formed. Or, the pressure of the fluid pumping at the pump will increase sharply (up to going beyond the operating range). At the same time, in the incompletely open through radial holes 2, the hydraulic power will act to overcome the local hydraulic resistance. As a result of this, reduced hydraulic energy will be supplied to the inclined annular gap 6, and the formed inextricable annular jet will be insufficiently intense and will not be able to provide high-quality cleaning of the cavity (installation of a cement bridge).
Нижняя втулка 5 сохраняет свое первоначальное размещение (остается неподвижной), сохраняя раскрытость наклонной кольцевой щели 6 при рабочем перепаде давления, что обеспечивает необходимую скорость истечения струи из наклонной кольцевой щели 6 и, как следствие, качественную очистку каверны и установку цементного моста.The lower sleeve 5 retains its original location (remains stationary), while maintaining the openness of the inclined annular gap 6 at a working pressure drop, which ensures the necessary flow rate of the jet from the inclined annular gap 6 and, as a result, high-quality cleaning of the cavity and the installation of a cement bridge.
Неподвижность нижней втулки 5 достигается ее прижатием снизу резиновым упругим элементом 11. Минимально необходимая величина прижатия компенсирует силу давления на дно кольцевой полости А. При силе прижатия менее минимально необходимой величины нижняя втулка 5 будет сдвигаться вниз, увеличивая раскрытость наклонной кольцевой щели 6 и снижая скорость истечения жидкости. Максимально необходимая величина прижатия обеспечивает условие самоочистки наклонной кольцевой щели 6.The immobility of the lower sleeve 5 is achieved by pressing it from below by a rubber elastic element 11. The minimum required pressure compensates for the pressure on the bottom of the annular cavity A. When the pressing force is less than the minimum necessary value, the lower sleeve 5 will shift downward, increasing the openness of the inclined ring gap 6 and reducing the flow rate liquids. The maximum required amount of pressing provides the condition of self-cleaning of the inclined annular gap 6.
При полном заполнении внутреннего периметра наклонной кольцевой щели 6 шламом шлам удерживается за счет трения о верхнюю и нижнюю поверхности наклонной кольцевой щели 6. Минимальная сила прижатия шлама к верхней и нижней поверхностям наклонной кольцевой щели 6 равна минимально необходимой величине прижатия нижней втулки 5 резиновым упругим элементом 11. При этом гидравлическая сила, действующая на шлам в наклонной кольцевой щели 6, уравновешивается силами трения. При увеличении силы прижатия самоочистка наклонной кольцевой щели 6 при заданном рабочем перепаде давления на устройстве происходить не будет.When the inner perimeter of the inclined annular slit 6 is completely filled with slurry, the slurry is retained due to friction against the upper and lower surfaces of the inclined annular slit 6. The minimum pressure force of the slurry to the upper and lower surfaces of the inclined annular slit 6 is equal to the minimum required value of the lower sleeve 5 being pressed by the rubber elastic element 11 . In this case, the hydraulic force acting on the sludge in the inclined annular gap 6, is balanced by the forces of friction. With an increase in the pressing force, self-cleaning of the inclined annular gap 6 at a given working pressure drop on the device will not occur.
Возможность проработки интервала очистки (установки цементного моста) позволяет гарантированно внедрить устройство до нижней границе интервала очистки. Подъем устройства производят до верхней границы интервала очистки (установки цементного моста). Расположение сквозных радиальных отверстий 2 выше уровня наклонной кольцевой щели 6, наличие полости А и наклонной кольцевой щели 6 позволяют сформировать неразрывную струю промывочной жидкости. Наличие продольного лопастного центратора 10 обеспечивает равномерное воздействие струи промывочной жидкости по всему периметру скважины при переходе устройства из каверны в ствол скважины номинального диаметра. В случае необходимости очистку можно повторять до достижения наилучшего результата.The possibility of working out the cleaning interval (installation of a cement bridge) allows you to guarantee the implementation of the device to the lower boundary of the cleaning interval. The device is lifted to the upper limit of the cleaning interval (installation of a cement bridge). The location of the through radial holes 2 above the level of the inclined annular gap 6, the presence of the cavity A and the inclined annular gap 6 allow the formation of an inextricable stream of washing liquid. The presence of a longitudinal blade centralizer 10 provides uniform exposure to a jet of flushing fluid along the entire perimeter of the well when the device moves from the cavity to the borehole of a nominal diameter. If necessary, the cleaning can be repeated until the best result.
Для установки цементного моста устройство опускают до нижней границы и через бурильную колонну подают порцию тампонажного раствора. При подходе тампонажного раствора к наклонной кольцевой щели 6 без прекращения его продавливания устройство поднимают к верхней границе интервала установки цементного моста. Расположение сквозных радиальных отверстий 2 выше уровня наклонной кольцевой щели 6, наличие полости А и наклонной кольцевой щели 6 позволяют сформировать неразрывную струю тампонажного раствора. Наличие продольного лопастного центратора 10 обеспечивает равномерное воздействие струи тампонажного раствора по всему периметру скважины при переходе устройства из каверны в ствол скважины номинального диаметра. Качественная очистка каверны и применение неразрывной кольцевой струи обеспечивают более полное заполнение полости каверны тампонажным раствором, не смешанным с промывочной жидкостью, и повышают качество установки цементного моста.To install a cement bridge, the device is lowered to the lower boundary and a portion of the grout is fed through the drill string. When the cement slurry approaches the inclined annular gap 6 without stopping its forcing, the device is raised to the upper boundary of the cement bridge installation interval. The location of the through radial holes 2 above the level of the inclined annular gap 6, the presence of the cavity A and the inclined annular gap 6 allow the formation of an inextricable stream of cement slurry. The presence of a longitudinal paddle centralizer 10 provides a uniform effect of a jet of cement slurry around the entire perimeter of the well during the transition of the device from the cavity to the borehole of a nominal diameter. High-quality cleaning of the cavity and the use of an indissoluble annular jet provide a more complete filling of the cavity of the cavity with cement slurry not mixed with the flushing fluid, and increase the quality of the cement bridge installation.
По достижении верхней границы интервала установки цементного моста продолжают закачивание промывочной жидкости в колонну бурильных труб с целью вымывания излишков тампонажного раствора из скважины. После этого устройство поднимают, а скважину оставляют на период ожидания затвердевания тампонажного раствора.Upon reaching the upper limit of the cement bridge installation interval, pumping of flushing fluid into the drill pipe string is continued with the aim of washing out excess cement slurry from the well. After that, the device is lifted, and the well is left for the period of waiting for the hardening of the cement slurry.
Возможность осуществления предлагаемого технического решения поясняется следующим примером.The possibility of implementing the proposed technical solution is illustrated by the following example.
Устройство было испытано при капитальном ремонте скважины. Ствол скважины до глубины 876 м обсажен эксплуатационной обсадной колонной диаметром 0,168 м. В необсаженной части ствола в интервале 876-887 м залегает глинистая покрышка пласта - коллектора, в которой в результате неустойчивости открытого ствола сформировалась цилиндрическая каверна диаметром 0,4 м.The device was tested during well overhaul. The wellbore is cased to a depth of 876 m with a production casing with a diameter of 0.168 m. In the uncased part of the bore, in the interval 876-887 m, a clay cover of the reservoir, in which a cylindrical cavern with a diameter of 0.4 m is formed as a result of instability of the open bore, is formed.
Для ликвидации каверны в скважине устанавливают цементный мост в интервале 887 м (дно каверны, соответствующее нижней границе интервала установки цементного моста) - 876 м (глубина спуска эксплуатационной обсадной колонны, соответствующая верхней границе интервала установки цементного моста).To eliminate the cavity in the well, a cement bridge is installed in the interval of 887 m (the cavity bottom corresponding to the lower boundary of the cement bridge installation interval) - 876 m (the depth of the production casing string descent corresponding to the upper boundary of the cement bridge installation interval).
Для установки цементного моста используют устройство с раскрытостью наклонной кольцевой щели δ=0,004 м, что позволяет пропуск через нее частиц цемента диаметром до δ/3=0,004/3=0,001 м, остающихся в тампонажном растворе при затворении с последующей очисткой через сетчатый фильтр. Устройство соединяют с низом колонны бурильных труб диаметром 0,114 м и спускают в скважину. В процессе спуска устройство и внутренняя полость бурильных труб самозаполняются промывочной жидкостью через промывочные отверстия породоразрушающего инструмента 17, нижний переводник 9, полый ствол 1 с полым поршнем 14 и верхний переводник 8. Кольцевая полость А устройства заполняется через наклонную кольцевую щель 6. Продольный лопастной центратор 10 исключает касание устройства с обсадной колонной и засорение наклонной кольцевой щели 6.To install a cement bridge, use a device with an open sloping annular gap δ = 0.004 m, which allows the passage through it of cement particles with a diameter of up to δ / 3 = 0.004 / 3 = 0.001 m remaining in the grout during mixing with subsequent cleaning through a mesh filter. The device is connected to the bottom of the drill pipe string with a diameter of 0.114 m and lowered into the well. During the descent, the device and the inner cavity of the drill pipe are self-filling with flushing fluid through the flushing holes of the rock cutting tool 17, the lower sub 9, the hollow barrel 1 with the hollow piston 14 and the upper sub 8. The annular cavity A of the device is filled through an inclined annular gap 6. Longitudinal blade centralizer 10 excludes contact of the device with the casing and clogging of the inclined annular gap 6.
На глубине 880 м был встречен спрессованный шламовый осадок. Для разбуривания шламового осадка к колонне бурильных труб присоединяют ведущую трубу с вертлюгом и восстанавливают прямую циркуляцию промывочной жидкости с подачей Q=0,015 м3/с. При этом промывочную жидкость насосами цементировочных агрегатов нагнетают в колонну бурильных труб, из которых она поступает в верхний переводник 8 устройства, далее в упорную втулку 13, полый поршень 14, полый ствол 1, нижний переводник 9, промывочные отверстия породоразрушающего инструмента 17. В качестве породоразрушающего инструмента 17 использовали трехшарошечное долото с фрезерованными зубьями. Полный поток промывочной жидкости, выходя из промывочных отверстий породоразрушающего инструмента 17, гидравлически разбивает шламовый осадок.At a depth of 880 m, a compacted sludge was encountered. To drill sludge, a lead pipe with a swivel is connected to the drill pipe string and the direct circulation of the flushing fluid is restored with a flow rate of Q = 0.015 m 3 / s. In this case, the washing liquid is pumped by cementing pump pumps into the drill pipe string, from which it enters the upper device sub 8, then into the thrust sleeve 13, the hollow piston 14, the hollow barrel 1, the lower sub 9, and the washing holes of the rock cutting tool 17. As a rock cutting tool 17 used a three-cone chisel with milled teeth. The full flow of washing liquid, leaving the washing holes of the rock cutting tool 17, hydraulically breaks down the sludge.
Для более эффективного разрушения шламового осадка одновременно вращают колонну бурильных труб со скоростью 20 мин-1 и создают осевую нагрузку на породоразрушающий инструмент 17 до 15 кН.For more effective destruction of sludge, the drill string is simultaneously rotated at a speed of 20 min -1 and an axial load on the rock cutting tool of 17 to 15 kN is created.
Вращающий момент, передаваемый ротором колонне бурильных труб, приходит к верхнему переводнику 8 устройства. Верхний и нижний переводники 8, 9 соединены с полым стволом 1 упорными резьбами с обеспечением возможности передачи вращающего момента и осевой нагрузки к породоразрушающему инструменту 17, представленному трехшарошечным долотом. Вооружение породоразрушающего инструмента 17 механически разрушает спрессованный шлам в осадке.The torque transmitted by the rotor to the drill string comes to the upper sub 8 of the device. The upper and lower sub 8, 9 are connected to the hollow barrel 1 by thrust threads to enable the transmission of torque and axial load to the rock cutting tool 17, represented by a three-cone bit. The armament of the rock cutting tool 17 mechanically destroys the compressed sludge in the sediment.
Пружина 15 в процессе прокачивания промывочной жидкости поджимает полый поршень 14 к упорной втулке 13.The spring 15 in the process of pumping the flushing fluid compresses the hollow piston 14 against the thrust sleeve 13.
Минимально необходимая величина силы прижатия полого поршня 14 пружиной 15 при прокачивании промывочной жидкости плотностью ρ=1100 кг/м3 составляетThe minimum required value of the pressing force of the hollow piston 14 by the spring 15 when pumping the flushing fluid with a density ρ = 1100 kg / m 3 is
Здесь а=1, 2 - коэффициент потерь давления в полом поршне, принятый по справочным данным с учетом перевода единицы размерности в систему СИ (Элияшевский И.В., Сторонский М.Н., Орсуляк Я.М. Типовые задачи и расчеты в бурении. - М.Недра, 1982, стр.130);Here a = 1, 2 is the coefficient of pressure loss in the hollow piston, taken according to the reference data, taking into account the translation of the unit of dimension into the SI system (Eliyashevsky I.V., Sidersky M.N., Orsulyak Y.M. Typical tasks and calculations in drilling . - M. Nedra, 1982, p. 130);
d3=0,05 м - наружный диаметр полого поршня;d 3 = 0.05 m is the outer diameter of the hollow piston;
d4=0,025 м - внутренний диаметр полого поршня.d 4 = 0,025 m is the internal diameter of the hollow piston.
За счет обеспечения минимально необходимой величины силы прижатия полый поршень 14 остается в верхнем положении, что исключает открытие сквозных радиальных отверстий 2 в полом стволе 1 и поступление части промывочной жидкости в кольцевую полость А устройства и далее через наклонную кольцевую щель 6 в кольцевое пространство скважины.By ensuring the minimum necessary amount of pressing force, the hollow piston 14 remains in the upper position, which excludes the opening of the through radial holes 2 in the hollow shaft 1 and the flow of the washing liquid into the annular cavity A of the device and then through the inclined annular gap 6 into the annular space of the well.
Максимально необходимое усилие в пружине 15 составляетThe maximum required force in the spring 15 is
Если усилия в пружине 15 после перекрытия канала в полом поршне 14 окажется больше максимально необходимой величины, полый поршень 14 не сместится вниз и сквозные радиальные отверстия 2 в полом стволе 1 не будут открыты. В результате в замкнутой гидравлической системе насосы цементировочных агрегатов - бурильная колонна - устройство произойдет гидравлический удар, который вызовет срабатывание предохранительных устройств на насосах и остановку циркуляции или повреждение устройства.If the forces in the spring 15 after closing the channel in the hollow piston 14 are greater than the maximum required value, the hollow piston 14 will not move down and the through radial holes 2 in the hollow barrel 1 will not be open. As a result, in a closed hydraulic system, pumps of cementing units - drill string - the device will experience a water hammer, which will cause the safety devices to operate on the pumps and stop circulation or damage the device.
Весь поток промывочной жидкости поднимается с забоя по кольцевому пространству на дневную поверхность, вынося с собой мелкий шлам.The entire flow of flushing fluid rises from the bottom in the annular space to the day surface, taking out fine sludge.
При достижении глубины 887 м - нижней границы интервала установки цементного моста - вращение колонны бурильных труб останавливают, скважину промывают до прекращения выноса шлама, после чего циркуляцию промывочной жидкости прекращают.Upon reaching a depth of 887 m — the lower boundary of the cement bridge installation interval — the rotation of the drill pipe string is stopped, the well is washed until the cuttings are removed, and then the circulation of the flushing fluid is stopped.
В колонну бурильных труб сбрасывают шар 16 диаметром 0,027 мм. Шар 16 под действием собственного веса опускается в седло полого поршня 14 и перекрывает канал в нем.A ball 16 with a diameter of 0.027 mm is dropped into the drill pipe string. Ball 16 under the action of its own weight falls into the saddle of the hollow piston 14 and blocks the channel in it.
Восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости с подачей Q=0,015 м3/с. Под действием гидравлического усилия полый поршень 14, перекрытый шаром 16, преодолевает усилие пружины 15 и смещается вниз по полому стволу 1, открывая при этом сквозные радиальные отверстия 2. Весь поток промывочной жидкости поступает из колонны бурильных труб через верхний переводник 8 и верхнюю часть полого ствола 1 в полость А устройства по сквозным радиальным отверстиям 2. Из полости А весь поток промывочной жидкости напорно истекает в кольцевое пространство скважины через наклонную кольцевую щель 6, образованную нижней поверхностью верхней втулки 8 и верхней поверхностью нижней втулки 9. Из наклонной кольцевой щели 6 устройства выходит неразрывная струя всего потока промывочной жидкости в направлении от оси устройства между его наружной поверхностью и стенкой каверны.Restore the circulation of flushing fluid with a flow rate of Q = 0.015 m 3 / s. Under the action of hydraulic force, the hollow piston 14, overlapped by the ball 16, overcomes the force of the spring 15 and moves down the hollow shaft 1, thus opening through radial holes 2. The entire flow of drilling fluid flows from the drill pipe string through the upper sub 8 and the upper part of the hollow shaft 1 into cavity A of the device through radial openings 2. From cavity A, the entire flow of flushing fluid flows out pressure into the annular space of the well through an inclined annular gap 6 formed by the lower surface of the well hney bush 8 and the upper surface of the lower sleeve 9. From the inclined annular gap 6 the device exits jet inseparable whole washing fluid flow in the direction of the axis of the device between its outer surface and the cavity wall.
Одновременно поднимают устройство со скоростью 0,05 м/с к верхней границе интервала установки цементного моста 876 м. Неразрывная струя промывочной жидкости, отражаясь от стенки каверны, формирует тороидальный поток, действующий выше наклонной кольцевой щели 6. Тороидальный поток захватывает и удерживает во взвешенном состоянии крупные частицы шлама вплоть до входа устройства в эксплуатационную колонну, где скорости восходящего потока в кольцевом пространстве достаточно для выноса крупного шлама на поверхность.At the same time, the device is lifted at a speed of 0.05 m / s to the upper boundary of the cement bridge installation interval of 876 m. An unbroken jet of flushing liquid, reflected from the wall of the cavity, forms a toroidal flow acting above the inclined annular gap 6. The toroidal flow captures and holds in suspension large particles of sludge until the device enters the production casing, where the upward velocity in the annular space is sufficient to carry large sludge to the surface.
Продольный лопастной центратор 10 верхнего переводника 8 исключает соприкосновение наклонной кольцевой щели 6 с внутренней поверхностью обсадной колонны при заходе в нее устройства на уровне верхней границы установки цементного моста. В результате исключается разрыв тороидального потока и выпадение из него крупного шлама обратно на забой.The longitudinal blade centralizer 10 of the upper sub 8 eliminates the contact of the inclined annular gap 6 with the inner surface of the casing when the device enters it at the level of the upper boundary of the cement bridge installation. As a result, the rupture of the toroidal flow and the loss of large sludge from it back to the face are eliminated.
В процессе формирования неразрывной струи промывочной жидкости резиновый упругий элемент 11 обеспечивает прижатие нижней втулки с минимально необходимым усилиемIn the process of forming an indissoluble jet of flushing fluid, the rubber elastic element 11 provides compression of the lower sleeve with the minimum required force
Здесь d1=0,084 м - внутренний диаметр наклонной кольцевой щели;Here d 1 = 0,084 m is the inner diameter of the inclined annular gap;
d2=0,068 м - наружный диаметр полого ствола, принятый из конструктивных соображений;d 2 = 0,068 m - the outer diameter of the hollow barrel, taken from structural considerations;
Δр=1,0 МПа - принят по опытно-экспериментальным данным.Δр = 1.0 MPa - adopted according to experimental data.
Указанное усилие обеспечивает поддержание нижней втулки 5 в крайнем верхнем положении (прижатой к наружному кольцевому выступу 3 полого ствола 1).The specified force maintains the lower sleeve 5 in its highest position (pressed against the outer annular protrusion 3 of the hollow barrel 1).
За счет этого обеспечивается постоянство раскрытия наклонной кольцевой щели 6 и заданные гидравлические характеристики неразрывной струи.This ensures the constancy of the opening of the inclined annular gap 6 and the specified hydraulic characteristics of the continuous stream.
В случае засорения максимально необходимая величина прижатия нижней втулки составляетIn case of clogging, the maximum required amount of pressing of the lower sleeve is
Здесь k=0,4 - принят по справочным данным материалам для трения стали об алевролит при промывке водой (Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М.Недра, 1979 г., стр.117).Here k = 0.4 - adopted according to reference materials for friction of steel on siltstone during washing with water (Spivak A.I., Popov A.N. Rock failure during drilling. M. Nedra, 1979, p. 117 )
Прижимающее усилие резинового упругого элемента 11 в случае засорения наклонной кольцевой щели 6 не должно превышать величину гидравлического усилия, действующего вниз на нижнюю втулку 5. В случае превышения прижимающего усилия резинового упругого элемента 11 над указанной величиной не произойдет смещения нижней втулки 5 и увеличения раскрытости наклонной кольцевой щели 6, из которой потоком жидкости будет вымыт загрязняющий шлам.The pressing force of the rubber elastic element 11 in the event of clogging of the inclined annular gap 6 should not exceed the amount of hydraulic force acting downward on the lower sleeve 5. If the pressing force of the rubber elastic element 11 exceeds this value, the lower sleeve 5 will not shift and the opening of the inclined ring will increase slit 6, from which the polluting sludge will be washed with a fluid stream.
После вымывания шлама нижняя втулка 4 под действием упругости резинового упругого элемента 11 переместится вверх в исходное положение и устройство автоматически вернется на заданный режим работы.After washing the sludge, the lower sleeve 4 under the action of the elasticity of the rubber elastic element 11 will move up to its original position and the device will automatically return to the specified operating mode.
После достижения верхней границы интервала установки цементного моста 876 м без прекращения циркуляции устройство вновь спускают к нижней границе интервала установки цементного моста.After reaching the upper limit of the cement bridge installation interval of 876 m without stopping circulation, the device is again lowered to the lower boundary of the cement bridge installation interval.
В колонну бурильных труб закачивают порцию тампонажного раствора в объеме 1,4 м3 плотностью 1800 кг/м3, растекаемостью 0,018-0,020 м по конусу АзНИИ, приготовленного из портландцемента тампонажного ПТЦI-СС-50. Продавливают тампонажный раствор по колонне бурильных труб к устройству закачкой 5,6 м3 промывочной жидкости с подачей 0,015 м3/с. При этом буровой раствор, а затем и тампонажный раствор всем потоком поступает из колонны бурильных труб через верхний переводник 8, упорную втулку 13, верхнюю часть полого ствола 1 по сквозным радиальным отверстиям 2 в полость А устройства. Из полости А весь поток жидкости напорно истекает в кольцевое пространство через наклонную кольцевую щель 6.A portion of the cement slurry is pumped into the drill pipe string in a volume of 1.4 m 3 with a density of 1800 kg / m 3 , flowability of 0.018-0.020 m along the AzNII cone prepared from Portland cement cement PTCI-SS-50. The grouting solution is pushed along the drill pipe string to the device by injecting 5.6 m 3 of flushing fluid with a flow of 0.015 m 3 / s. In this case, the drilling fluid, and then the cement slurry, as a whole, comes from the drill pipe string through the upper sub 8, the thrust sleeve 13, the upper part of the hollow shaft 1 through the radial openings 2 into the cavity A of the device. From cavity A, the entire flow of fluid flows out pressure into the annular space through an inclined annular gap 6.
С началом выхода тампонажного раствора из наклонной кольцевой щели 6 устройство поднимают на колонне бурильных труб с расчетной скоростью 0,05 м/с к верхней границе интервала установки цементного моста, не прекращая продавливания в объеме 1,4 м3. В ходе подъема неразрывная струя тампонажного раствора одновременно по поперечному сечению каверны заполняет ее полость без смешения с промывочной жидкостью. При достижении верхней границы интервала установки цементного моста - 876 м подъем устройства прекращают и продолжают промывку скважины для вымывания излишков тампонажного раствора, прокачивая промывочную жидкость в объеме 6,5 м3. После этого циркуляцию останавливают, в результате снятия гидравлического усилия за счет упругости пружины 15 полый поршень 14 поднимается в исходное верхнее положение. При необходимости сбрасываемый шар 16 может быть поднят на поверхность обратной циркуляцией. Устройство поднимают, а скважину оставляют на ожидание затвердевания тампонажного раствора.With the beginning of the cement slurry exit from the inclined annular gap 6, the device is lifted on the drill pipe string with a design speed of 0.05 m / s to the upper boundary of the cement bridge installation interval, without stopping the bursting in the volume of 1.4 m 3 . During the rise, an inextricable stream of grouting mortar at the same time along the cross section of the cavity fills its cavity without mixing with the flushing fluid. Upon reaching the upper limit of the cement bridge installation interval of 876 m, the device is stopped rising and the well is flushed to wash out excess cement slurry by pumping a flushing fluid in a volume of 6.5 m 3 . After this, the circulation is stopped, as a result of the removal of hydraulic force due to the elasticity of the spring 15, the hollow piston 14 rises to its original upper position. If necessary, the dropping ball 16 can be raised to the surface by reverse circulation. The device is lifted, and the well is left to wait for the hardening of the cement slurry.
По окончании срока ожидания затвердевания тампонажного раствора в скважину по колонне бурильных труб спустили долото диаметром 0,14 м, которым обнаружили кровлю цементного моста на глубине 876 м. Прочность и несущая способность цементного моста были подтверждены его нагружением колонной бурильных труб до 3 кН. При этом «провал» не наблюдался. Герметичность цементного моста была подтверждена опресовкой ствола скважины до избыточного давления 12 МПа. Это свидетельствует о качестве установки цементного моста.At the end of the waiting period for the hardening of the cement slurry, a bit with a diameter of 0.14 m was lowered through the drill pipe string, which revealed the roof of the cement bridge at a depth of 876 m.The strength and bearing capacity of the cement bridge were confirmed by loading the drill pipe string to 3 kN. Moreover, a “failure” was not observed. The tightness of the cement bridge was confirmed by pressure testing of the wellbore to an overpressure of 12 MPa. This indicates the quality of the cement bridge installation.
После разбуривания цементного моста вывал кусков цемента не наблюдался, это позволило оборудовать скважину фильтром и ввести ее в эксплуатацию.After drilling the cement bridge, the outfall of pieces of cement was not observed, this made it possible to equip the well with a filter and put it into operation.
Предлагаемое изобретение соответствует условию патентоспособности, так как является новым, имеет изобретательский уровень и промышленно применимо.The present invention meets the condition of patentability, as it is new, has an inventive step and is industrially applicable.
Claims (1)
где F1 - сила прижатия нижней втулки резиновым упругим элементом, Н;
Δр - перепад давления на работающем устройстве, Па;
d1 - внутренний диаметр наклонной кольцевой щели, м;
d2 - наружный диаметр полого ствола, м;
δ - раскрытость наклонной кольцевой щели, м;
k - коэффициент трения шлама о смоченный металл,
а наружный кольцевой выступ полого ствола образован ниже сквозных радиальных отверстий, при этом нижняя втулка в верхней части имеет внутреннюю проточку под указанный выступ на длину ее осевого перемещения вдоль полого ствола, причем в полом стволе последовательно расположены упорная втулка, полый поршень, выполненный с седлом под сбрасываемый шар, установленный с герметичным перекрытием сквозных радиальных отверстий полого ствола, и пружина, упирающаяся в кольцевой выступ нижнего переводника с силой прижатия, определяемой неравенством
где F2 - сила сжатия пружины, Н;
а - коэффициент потерь давления в полом поршне;
ρ - плотность жидкости, кг/м3;
Q - подача жидкости, м3/с;
d3 - наружный диаметр полого поршня, м;
d4 - внутренний диаметр полого поршня, м. A universal device for drilling, cleaning the cavity and installing a cement bridge, comprising a hollow shaft with through radial holes and an outer annular protrusion, upper and lower bushings installed with the formation of an inclined annular gap between their lower and upper surfaces, respectively, with the inner surfaces of the upper and lower bushings and the outer surface of the hollow barrel mating to them form an annular cavity hydraulically connected to the channel of the hollow barrel through the through radial holes located above the inclined annular gap, and the lower sleeve is mounted with the possibility of axial movement along the hollow shaft, characterized in that it contains an upper sub made with a longitudinal blade centralizer, connected externally to the upper sleeve, and from the inside to the hollow shaft, and the lower sub connected from the inside to the hollow shaft, as well as a rock cutting tool connected to the lower sub, moreover, the connections of the upper and lower sub to the hollow shaft ensure the transmission of torque to the rock Collapsing instrument and bottom sub is in the middle of the inner annular protrusion and biases the lower sleeve through a rubber elastic member with the pressing force determined by the inequality
where F 1 is the pressing force of the lower sleeve with a rubber elastic element, N;
Δр - pressure drop on the working device, Pa;
d 1 - the inner diameter of the inclined annular gap, m;
d 2 - the outer diameter of the hollow trunk, m;
δ is the openness of the inclined annular gap, m;
k is the coefficient of friction of the sludge on the wetted metal,
and the outer annular protrusion of the hollow barrel is formed below the through radial holes, while the lower sleeve in the upper part has an internal groove for the specified protrusion for the length of its axial movement along the hollow barrel, and in the hollow barrel, a thrust sleeve, a hollow piston made with a saddle underneath a resettable ball mounted with a sealed overlap of the through radial holes of the hollow barrel, and a spring abutting against the annular protrusion of the lower sub with the pressing force determined by the inequality ohm
where F 2 - spring compression force, N;
a is the pressure loss coefficient in the hollow piston;
ρ is the density of the liquid, kg / m 3 ;
Q - fluid supply, m 3 / s;
d 3 - the outer diameter of the hollow piston, m;
d 4 - the inner diameter of the hollow piston, m
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143939/03A RU2513788C1 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012143939/03A RU2513788C1 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2513788C1 true RU2513788C1 (en) | 2014-04-20 |
Family
ID=50481064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012143939/03A RU2513788C1 (en) | 2012-10-15 | 2012-10-15 | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2513788C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU184027U1 (en) * | 2018-08-28 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АГД" | WORKING SHOE |
RU2720041C1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Device for destruction of rocks by impact pulses |
US11098559B2 (en) | 2018-08-28 | 2021-08-24 | Ooo “Agd” | Casing reamer shoe |
CN107143295B (en) * | 2017-05-08 | 2023-02-21 | 新疆华隆油田科技股份有限公司 | Self-climbing rotary pulse movable sand washing device |
CN116905981A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 山东优图机械制造有限公司 | Centralizer for petroleum underground exploitation operation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU844761A1 (en) * | 1979-05-23 | 1981-07-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательскийинститут Буровой Техники | Borehole-drilling device |
RU2170334C2 (en) * | 1999-08-24 | 2001-07-10 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of installation of cement bridge |
RU2331756C2 (en) * | 2006-07-14 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Cement plugging system |
RU109193U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS |
-
2012
- 2012-10-15 RU RU2012143939/03A patent/RU2513788C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU844761A1 (en) * | 1979-05-23 | 1981-07-07 | Всесоюзный Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательскийинститут Буровой Техники | Borehole-drilling device |
RU2170334C2 (en) * | 1999-08-24 | 2001-07-10 | Открытое акционерное общество "Северо-Кавказский научно-исследовательский проектный институт природных газов" Открытого акционерного общества "Газпром" | Method of installation of cement bridge |
RU2331756C2 (en) * | 2006-07-14 | 2008-08-20 | Открытое акционерное общество "Газпром" | Cement plugging system |
RU109193U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | DRILLING AND CLEANING EXPLOSIVE WELLS |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107143295B (en) * | 2017-05-08 | 2023-02-21 | 新疆华隆油田科技股份有限公司 | Self-climbing rotary pulse movable sand washing device |
RU184027U1 (en) * | 2018-08-28 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АГД" | WORKING SHOE |
US11098559B2 (en) | 2018-08-28 | 2021-08-24 | Ooo “Agd” | Casing reamer shoe |
RU2720041C1 (en) * | 2019-04-16 | 2020-04-23 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Device for destruction of rocks by impact pulses |
CN116905981A (en) * | 2023-09-12 | 2023-10-20 | 山东优图机械制造有限公司 | Centralizer for petroleum underground exploitation operation |
CN116905981B (en) * | 2023-09-12 | 2023-12-15 | 山东优图机械制造有限公司 | Centralizer for petroleum underground exploitation operation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2513788C1 (en) | Universal device for drilling, cleaning of cavern and installing of cement plug | |
US9845658B1 (en) | Lightweight, easily drillable or millable slip for composite frac, bridge and drop ball plugs | |
RU2559255C2 (en) | Device and methods of pack-off of underground well bore and execution on cable of other borehole rotation operations | |
RU2671369C1 (en) | Drilling with liner using a withdrawable guide assembly of the bottom | |
US8997859B1 (en) | Downhole tool with fluted anvil | |
CN112523739A (en) | Underground hydraulic drive spiral-cyclone coupling tube separator | |
RU2599120C1 (en) | Circulation valve of drill column | |
MX2012008430A (en) | Wellbore obstruction-clearing tool and method of use. | |
CN110080688B (en) | Small well completion pipe string and construction method | |
CN110552646B (en) | Rotary hydraulic jet cutting casing tool and construction method thereof | |
RU2677520C1 (en) | Well side hole re-entry device | |
CN112343540A (en) | Packing type staged cementing device, well cementation pipe column and well cementation method | |
RU2736742C1 (en) | Method of isolating an absorption zone in a constructed well and a device for carrying out insulation | |
RU2638672C1 (en) | Method for drilling out downhole equipment with use of flexible pipe | |
CA3186495A1 (en) | Wellbore staged operation method and rubber plug for said method | |
CN111305783B (en) | Underground junk salvaging device and salvaging method | |
CN205477525U (en) | Horizontal well floats case tubular column | |
RU2717167C1 (en) | Well bottomhole washing method | |
RU2279522C2 (en) | Multibranch well construction method | |
RU2167273C1 (en) | Method of casing liner installation in well | |
RU2441132C2 (en) | Set of equipment for cutting opening in casing string | |
RU2705671C1 (en) | Method for installation of shaped shutter in well and device for its implementation | |
RU2312972C2 (en) | Method and device for fluid-containing reservoir isolation | |
RU2725398C1 (en) | Method of shank installation in well | |
RU2480575C1 (en) | Method of propping of roof of bottomhole formation zone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201016 |