КЕРНООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО
CORE EXTRACTING DEVICE

Изобретение относится к техническим средствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к средствам для бурения с отбором керна.
Известно керноотборное устройство, содержащее корпус, верхний переводник, соединяющий корпус с бурильной колонной, нижний переводник для соединения корпуса с бурильной головкой, шаровую подвеску, регулировочную головку, кернорватель, керноприемную трубу, расположенную внутри корпуса, в верхней части соединенную с шаровой подвеской, а нижней частью - с кернорвателем. (Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование/ Коллектив авторов: под общей редакцией A.M.Гусмана и К.П.Порожского. Научное издание, Екатеринбург, УГГГА, 2002 г., стр.99, рис.8.9).
На корпусе упомянутого устройства отсутствуют центраторы, из-за чего корпус, а вместе с ним и керноприемная труба, при работе устройства подвержены вибрациям, что приводит к низкому проценту выноса керна.
Известно керноотборное устройство (Андоскин В.Н., Воронов И.Г., Тимофеев В.И., Кириевский Ю.Е., Патент № 2315851 от 18.07.2005), содержащее корпус, верхний переводник для соединения с колонной бурильных труб, нижний переводник для соединения с бурильной головкой, центраторы, установленные на корпусе, керноприемник, расположенный внутри корпуса, выполненный в виде трубы и содержащий в верхней части опору вращения и регулируемую подвеску, а в нижней части - устройство отделения керна от забоя, включающее цанговый и(или) рычажковый кернорватели.
Известное устройство имеет низкую противоаварийную надежность, заключающуюся в том, что в случае аварии (прихват корпуса, заклинивание центраторов или бурильной головки), как правило, извлечь керноотборное устройство из скважины не удается, а значит, извлечение керна на поверхность невыполнимо. Указанное устройство может секционироваться до двух и более секций, что еще более затрудняет процесс извлечения устройства.
Затраты времени и средств на ликвидацию последствий такой аварии весьма велики и часто во много раз превышают стоимость керноотборного устройства.
Технической задачей настоящего изобретения является создание керноотборного устройства с высокими показателями противоаварийной надежности при его использовании в сложных условиях бурения.
Поставленная задача решается за счет того, что в керноотборном устройстве, содержащем верхний переводник для соединения с колонной бурильных труб, нижний переводник для соединения с бурильной головкой, корпусную часть, состоящую из отдельных модулей и центраторов, соединенных между собой посредством резьбовых соединений, керноприемник, расположенный внутри корпуса, выполненный в виде трубы и содержащий в верхней части опору вращения и регулируемую подвеску, а в нижней части - устройство отделения керна от забоя, включающее цанговый и (или) рычажковый кернорватели, согласно изобретению верхний переводник выполнен сборным из корпуса переводника и ниппеля, при этом корпус переводника соединен в нижней части с корпусной частью устройства, а в верхней части с ниппелем, ниппель соединен в нижней части с керноприемником, а в верхней части - с колонной бурильных труб, причем корпус переводника и ниппель соединены между собой резьбовым соединением, которое имеет равный с резьбовыми соединениями корпусной части устройства момент свинчивания, но меньший момент развинчивания.
Кроме того, в керноотборном устройстве согласно изобретению резьбовое соединение, связывающее между собой корпус переводника и ниппель, выполнено цилиндрическим с прямоугольным профилем, а отдельные модули и центраторы корпусной части связаны коническими резьбовыми соединениями.
Предлагаемая конструкция керноотборного устройства позволяет в любых условиях бурения, в том числе и в сложных горно-геологических условиях, использовать многосекционные сборки для выноса за один рейс многометрового керна.
В предлагаемом изобретении выполнение верхнего переводника, в отличие от прототипа, сборным из корпуса переводника и ниппеля, соединенных между собой резьбовым соединением, характеризующимся при равных моментах свинчивания меньшим по сравнению с резьбовыми соединениями корпусной части устройства моментом развинчивания, и выполнение корпуса переводника, соединенного в нижней части с корпусной частью устройства, а в верхней части с ниппелем, и ниппеля, соединенного в нижней части с керноприемником, а в верхней части - с колонной бурильных труб, позволяет в случае возникновения аварийной ситуации (заклинивание бурильной головки, прихват корпуса, прихват устройства в скважине) левым вращением колонны бурильных труб без осложнений осуществить развинчивание соединения между корпусом переводника и ниппелем и извлечь ниппель с присоединенным к его нижней части керноприемником из скважины. После извлечения керноприемника с керном обеспечивается свободный проход внутрь корпусной части керноотборного устройства специального инструмента для ликвидации аварии.
Для обеспечения герметичности и прочности корпусные модули и центраторы связаны между собой посредством конических резьбовых соединений, имеющих треугольный профиль. Соединение корпуса верхнего переводника с ниппелем осуществляется с помощью резьбового цилиндрического соединения с прямоугольным профилем, характеризующимся уменьшенным трением.
Выполнение керноотборного устройства с указанными отличительными признаками в совокупности с известными признаками позволит получить высокоэффективный инструмент для бурения скважин с отбором керна в сложных горно-геологических условиях.
На чертеже показан общий вид выполнения керноотборного устройства согласно изобретению.
Керноотборное устройство состоит из корпусной части, содержащей корпус 1 (показан один модуль), центраторы 2 и 3, соединенные резьбовыми соединениями 4, керноприемную трубу 5, содержащую в верхней части опору качения 6, регулируемую подвеску 7, а в нижней части - рычажковый 8 и цанговый 9 кернорватели. В верхней части устройства установлен сборный верхний переводник, состоящий из корпуса переводника 10 и ниппеля 11, связанных между собой резьбовым соединением 12.
Для предотвращения промыва резьбового соединения 12 ниппель 11 снабжен уплотнительными кольцами 13 и 14.
Корпус переводника 10 связан резьбовым соединением 4 с корпусной частью снаряда. Ниппель 11 связан в нижней части с регулируемой подвеской 7 посредством резьбы и стопора 15, предотвращающего возможность отворота этой резьбы, а в верхней части резьбой 16 соединяется с колонной бурильных труб (на фиг. не показана). В нижней части устройства расположен нижней переводник 17, к которому посредством резьбы 4 присоединяется бурильная головка (не показана).
Все резьбовые соединения имеют правое направление.
Заявляемое устройство работает следующим образом. Бурение с отбором керна проводят по принятой технологии.
В случае возникновения в скважине аварийной ситуации (прихват, заклинивание буровой головки или керноотборного устройства) инструменту придается левое вращение. При этом резьбовые соединения 4 и 12 будут работать на отворот. Но, принимая во внимание, что момент развинчивания резьбовых соединений 4 превышает момент развинчивания резьбового соединения 12, произойдет раскрепление резьбового соединения 12 между корпусом 10 и ниппелем 11 верхнего переводника.
Ниппель 11, соединенный резьбовым соединением 16 с колонной бурильных труб, а внизу с керноприемником, содержащим подвеску 7, керноприемную трубу 5 вместе с отобранным керном и кернорватели 8 и 9 извлекают на поверхность.
После этого в оставшуюся в скважине корпусную часть свободно проходит до самой бурголовки специальный инструмент для ликвидации аварии (например, торпеды).
Затраты времени и средств на ликвидацию последствий аварии в случае применения конструкции керноотборного устройства, выполненного согласно изобретению, будут минимальны.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность керноотборного устройства при бурении скважин с отбором керна в сложных горно-геологических условиях.