КАМЕРА ОБМЫВА БУРИЛЬНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к бурению скважин и предназначена для очистки колонны бурильных труб при подъеме их из скважины и предупреждения загрязнения буровым раствором рабочей площадки, техники и окружающей среды..
Известно устройство для очистки труб при подъеме их из скважины (см. патент США N 2548127, кл. 15-210, 1951), содержащее корпус, выполненный из двух половин, скрепленных болтами. На внутренних горизонтальных поверхностях корпуса имеются ребра. Нижняя половина корпуса выполнена с отверстиями для крепления к устью скважины. В корпусе установлен очищающий элемент, размещенный в корпусе с возможностью радиального перемещения. Элемент выполнен из упругого материала, имеет манжету, охватывающую трубу, и утолщение по периметру элемента.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость предварительной разборки бурильной колонны для установки устройства перед началом подъема труб из скважины;
- необходимость вручную замены очищающего элемента при очистке труб разного диаметра;
- контактный способ очистки, приводящий к износу очищающего элемента;
- ограничения по условиям эксплуатации, определенные конструктивным исполнением.
Известно устройство для очистки труб при подъеме их из скважины (см. патент RU 2023869 МПК Е21В 37/02), взятое за прототип, содержащее жесткий корпус, состоящий из верхней части с центральным отверстием, обечайки и нижней части с центральным отверстием и отверстиями для крепления, очищающей узел с эластичными элементами, выполненный из двух половин, жестко соединенных между собой посредством пластин и болтов, при этом каждая половина выполнена в виде полуколец из углового профиля, скрепленных жестко между собой, между ними закреплен очищающий эластичный элемент.
Недостатками известного устройства являются:
- необходимость предварительной разборки бурильной колонны для установки устройства перед началом подъема труб из скважины;
- необходимость ручной корректировки положения очищающего узла при очистке труб разного диаметра;
- контактный способ очистки, приводящий к износу очищающего элемента;
- ограничения по условиям эксплуатации, определенные конструктивным исполнением.
Задачей настоящей полезной модели является:
- обеспечение бесконтактной очистки колонны бурильных труб путем обмыва наружной поверхности бурильных труб при подъеме их из скважины;
- обеспечение удаления смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, и исключение попадания данной смеси во внешнюю среду в процессе бесконтактной очистки колонны бурильных труб путем обмыва наружной поверхности бурильных труб при подъеме их из скважины;
- обеспечение проводки через камеру обмыва бурильных труб в процессе бесконтактной очистки колонн бурильных труб различного диаметра, бурового инструмента при подъеме их из скважины без ручной корректировки положения очищающего узла;
- обеспечение проводки через камеру обмыва бурильных труб колонн бурильных труб различного диаметра, колонн обсадных труб различного диаметра, бурового инструмента в процессе бурения;
- обеспечение возможности эксплуатации, как в воздушной, так и в водной среде без изменения конструктивного исполнения;
- снижение трудоемкости и повышение производительности труда за счет отсутствия дополнительных операций по смене очищающего узла и разборке колонны бурильных труб.
Поставленная задача достигается тем, что жесткий корпус снабжен верхним уплотнителем бурильной колонны, нижним соединительным элементом, в жестком корпусе выполнены отверстия для подачи моющего раствора или воды и отверстия для отвода смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, а очищающий узел выполнен в виде набора радиально расположенных подвижных сопел с механизмом изменения положения подвижных сопел, что обеспечивает:
- подачу моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, на всю наружную поверхность бурильной трубы по мере прохождения колонны бурильных труб через камеру обмыва;
- проводку через камеру обмыва бурильных труб (далее по тексту камеру обмыва) колонн бурильных труб различного диаметра, колонн обсадных труб различного диаметра и бурового инструмента в процессе бурения, проводку через камеру обмыва в процессе бесконтактной очистки колонн бурильных труб различного диаметра, бурового инструмента при подъеме их из скважины без ручной корректировки положения очищающего узла, за счет того, что изменение положения радиально расположенных подвижных сопел внутри камеры обмыва и конструкция верхнего уплотнителя бурильной колонны обеспечивают переменный диаметр проходного сечения, достаточный для проводки через камеру обмыва всего вышеперечисленного;
- удаление смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, полученной в процессе обмыва наружной поверхности бурильных труб, из камеры обмыва через отверстия для отвода данной смеси и исключение попадания остатков данной смеси во
внешнюю среду за счет организации, подсоса из внешней среды (воздуха или морской воды) внутрь камеры через кольцевой зазор, образующейся между верхним уплотнителем бурильной колонны и бурильной трубой.
- возможность эксплуатации, как в воздушной, так и в водной среде без изменения конструктивного исполнения, за счет того, что не требует ручных работ по корректировке положения очищающего узла, замены очищающего элемента при очистке бурильных труб разного диаметра, не требует дополнительных операций монтажа/демонтажа после установки в процессе строительства скважины.
На фигурах 1, 2 изображена предлагаемая камера обмыва с очищающим узлом, выполненном в виде набора радиально расположенных подвижных сопел с механизмом изменения положения подвижных сопел в положении для «бурения» - радиально расположенные подвижные сопла и верхний уплотнитель бурильной колонны обеспечивают максимальный диаметр проходного сечения.
На фигурах 3, 4 изображена предлагаемая камера обмыва с очищающим узлом, выполненном в виде набора радиально расположенных подвижных сопел с механизмом изменения положения подвижных сопел, в положение для обмыва наружной поверхности бурильных труб при подъеме их из скважины.
На фигуре 5 изображен механизм изменения положения подвижных сопел.
Заявляемая камера обмыва включает в себя: жесткий корпус 1, верхний уплотнитель бурильной колонны 2, очищающий узел, выполненный в виде набора радиально расположенных подвижных сопел 3 с механизмом изменения положения подвижных сопел, включающий в себя, расположенные внутри жесткого корпуса 1 ведущую шестеренку 8 и ведомое кольцо со штырями 9, установленное в неподвижное основание 10, при этом штыри ведомого кольца со штырями 9 введены в пазы радиально расположенных подвижных сопел 3, нижний соединительный элемент 4,
обеспечивающий герметичное соединение с оборудованием, расположенным на оси скважины ниже камеры обмыва, например, дивертором (не показан). В жестком корпусе 1 камеры обмыва, выполнены отверстия для подачи моющего раствора или воды 5, в зависимости от условий эксплуатации, и отверстия для отвода смеси бурового раствора и моющего раствора или воды 6, в зависимости от условий эксплуатации.
В зависимости от места расположения камеры обмыва на оси скважины верхний уплотнитель бурильной колонны 2 и нижний соединительный элемент 4 могут иметь различные конструктивные варианты исполнения, например: универсальный превентор, фланцевое соединение.
Камера обмыва работает следующим образом.
В процессе бурения и операций по монтажу обсадных колонн верхний уплотнитель бурильной колонны 2, очищающий узел находятся в положении, обеспечивающим максимальный диаметр проходного сечения и соответственно проводку через камеру обмыва бурового инструмента, колонн обсадных или бурильных труб различного диаметра (фигуры 1,2).
Во время проведения операции по подъему колонны бурильных труб из скважины (фигуры 3, 4):
- верхний уплотнитель бурильной колонны 2 переводится в положение, обеспечивающее минимальный зазор между обмываемой бурильной трубой 7 и верхним уплотнителем бурильной колонны 2. Очищающий узел устанавливается в положение для обмыва, механизм изменения положения подвижных сопел за счет вращения ведущей шестеренки 8 по часовой стрелке и соответственно вращения ведомого кольца со штырями 9 против часовой и перемещения штырей ведомого кольца со штырями 9 внутри пазов радиально расположенных подвижных сопел 3, переводит радиально расположенные подвижные сопла 3 ближе к оси скважины и устанавливает их под оптимальным углом к бурильной трубе и на минимальном расстоянии от нее;
- моющий раствор или вода, в зависимости от условий эксплуатации,. через отверстия для подачи моющего раствора или воды 5 подается в камеру обмыва и через радиально расположенные подвижные сопла 3 очищающего узла направляется на наружную поверхность обмываемый бурильной трубы 7, происходит обмыв наружной поверхности бурильной трубы 7 по мере ее прохождения через камеру обмыва;
- начинается отвод смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, из камеры обмыва через отверстия для отвода смеси бурового раствора и моющего раствора или воды 6;
- подача моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, и отвод смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, организованы таким образом, что через минимальный зазор между обмываемой бурильной трубой 7 и верхним уплотнителем бурильной колонны 2 происходит подсос из внешней среды (воздуха или воды, в зависимости от условий эксплуатации).
Предложенная конструкция камеры обмыва позволит достичь:
- обеспечение бесконтактной очистки колонн бурильных труб различного диаметра путем обмыва наружной поверхности бурильных труб при подъеме их из скважины;
- обеспечение удаления смеси бурового раствора и моющего раствора или воды, в зависимости от условий эксплуатации, и исключение попадания данной смеси во внешнюю среду в процессе бесконтактной очистки колонны бурильных труб;
- обеспечение проводки через камеру обмыва в процессе бесконтактной очистки колонн бурильных труб различного диаметра, бурового инструмента при подъеме их из скважины без ручной корректировки положения очищающего узла;
- обеспечение проводки через камеру обмыва бурильных труб колонн бурильных труб различного диаметра, колонн обсадных труб различного диаметра, бурового инструмента в процессе бурения;
- обеспечение возможности эксплуатации, как в воздушной, так и в водной среде без изменения конструктивного исполнения;
- снижение трудоемкости и повышение производительности труда за счет отсутствия дополнительных операций по смене очищающего узла и разборке колонны бурильных труб.