СИГНАЛИЗАТОР ЗАКЛИНИВАНИЯ КЕРНА

Полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к оборудованию для бурения с отбором керна.
Известен сигнализатор подклинивания керна, являющийся частью керноотборного снаряда, расположенный в верхней части керноприемной трубы в виде проходных каналов, частично перекрываемых при заклинки керна трубчатым поршнем (патент СССР №1469097, Е21В 25/00, оп. 30.03.1989, БИ №12).
Недостатком конструкции данного сигнализатора является отсутствие возможности регулирования и подбора оптимального перепада давления при заклинивании керна в керноприемной трубе.
Известен клапан контроля захода керна, являющийся частью керноотборного снаряда, выполненный в виде неподвижно установленной в переводнике втулки с боковыми циркуляционными каналами и центральным отверстием для установки с возможностью осевого перемещения насадки, к которой посредством разъемного соединения крепится колпак, взаимодействующий внутренней торцевой поверхностью с насадкой, а наружной торцевой поверхностью с толкателем, неподвижно установленным на оси подвесной опоры керноприемника при заклинке в нем керна (патент РФ №2318981, Е21В 25/08, оп. 10.03.2008, БИ №7).
Недостатком конструкции данного клапана является наличие центральной насадки, что предусматривает ограничение на возможность прохождения сбрасываемого шара и, соответственно, отбора керна с необходимостью промывания внутренней полости керноприемных труб для недопущения их заполнения шламом при спуске в скважину в случае отбора керна в скважинах с геологическими осложнениями, такими как осыпи и обвалы. Также как недостатком данной конструкции является невозможность регулирования усилия срабатывания при заклинивании керна в зависимости от типа горной породы и условий бурения.
Задачей полезной модели является создание сигнализатора заклинивания керна, лишенного перечисленных недостатков, расширение эксплуатационных возможностей.
Поставленная задача решается тем, что сигнализатор заклинивания керна содержит корпус с боковыми циркуляционными отверстиями, согласно полезной модели, корпус выполнен полым, снабжен переходником, поджатым пружиной сжатия и соединенным с переводником керноприемной трубы посредством резьбового соединения, боковыми промывочными отверстиями, выполненными постоянного сечения, цилиндрической проточкой с пружинным упорным плоским наружным кольцом, ограничивающим осевое перемещение переходника вниз, и сменной втулкой, имеющей центральное отверстие и заходную коническую проточку, при этом в циркуляционные отверстия установлены насадки из твердого сплава, над которыми прикреплен кожух, а переходник выполнен с возможностью перекрытия боковых промывочных отверстий в полом корпусе для создания перепада давления и сигнализации заклинивания керна, а также с возможностью осевого перемещения относительно корпуса.
Целесообразно снабдить переводник внутренним выступом для ограничения его осевого перемещения вверх.
Насадки из твердого сплава в боковых циркуляционных отверстиях могут быть сменными.
Целесообразно выполнить осевую пружину сжатия, необходимую для взаимодействия корпуса и переходника, сменной.
Установка сменных насадок дает возможность подбора диаметра их внутреннего проходного отверстия для конкретных условий бурения, через которое пойдет поток жидкости при закрытии боковых циркуляционных отверстий.
Смена пружины в зависимости от разбуриваемой горной породы обеспечит более точную работу сигнализатора.
В сравнении с прототипом предлагаемая полезная модель позволяет проводить работы по отбору керна с применением сбрасываемого шара за счет наличия сменной втулки, имеющей центральное отверстие и заходную коническую проточку.
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого сигнализатора заклинивания керна; на фиг. 2 изображена схема установки сигнализатора в керноотборный снаряд; на фиг. 3 изображен общий вид кернотборного снаряда при беспрепятственном движении керна вверх по внутренней трубе; на фиг. 4 изображен общий вид кернотборного снаряда при заклинивании керна в керноприемной трубе в момент срабатывания сигнализатора заклинивания керна.
Сигнализатор заклинивания керна содержит полый корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2 со сменными насадками из твердого сплава 3, с боковыми промывочными отверстиями 4, выполненными постоянного сечения, переходник 5, имеющий возможность осевого перемещения и перекрытия боковых промывочных отверстий 4 в полом корпусе 1, поджатый сменной пружиной сжатия 6 и соединенный с переводником 7 керноприемной трубы (КПТ). Переводник 7 связан с полым корпусом 1 посредством резьбового соединения и имеет внутренний выступ для ограничения осевого перемещения переходника 5 вверх. На полый корпус 1 сверху при помощи резьбового соединения непосредственно над сменными насадками из твердого сплава 3 установлен кожух 8, служащий для рассеивания потока бурового раствора, выходящего из сменных насадок из твердого сплава 3 и защиты корпуса керноотборного снаряда 13 от размыва, пружинное упорное плоское наружное кольцо 9, установленное на наружной цилиндрической проточке в полом корпусе 1, взаимодействующее с внутренним торцом переходника 5 и ограничивающее его осевое перемещение вниз. Снизу установлена сменная втулка 10, имеющая центральное отверстие и заходную коническую проточку для обеспечения перекрытия шаром в сменной втулке 10.
Принцип работы данного сигнализатора заклинивания керна следующий.
До работ по отбору керна согласно ожидаемой плотности, расхода и реологических параметров бурового раствора необходимо подобрать типоразмер сменных насадок из твердого сплава 3 и установить их на полый корпус 1. Исходя из типа керноприемных труб, их длины и ожидаемой горной породы необходимо выбрать типоразмер сменной пружины сжатия 6 и установить в сигнализатор.
Сигнализатор заклинивания керна устанавливается в керноотборный снаряд между верхней внутренней трубой 11 и подвеской керноприемных труб 12.
После спуска снаряда на забой и предварительной промывки внутреннего пространства керноприемных труб с ротора буровой сбрасывается шар 14 для перекрытия центрального отверстия в сменной втулке 10 и недопущения размыва керна во время проведения работ. Во время процесса бурения колонка керна 15 поступает по внутреннему пространству во внутренней трубе 11 вверх. Поток промывочной жидкости проходит через сменные насадки из твердого сплава 3 и боковые промывочные отверстия 4, попадая в кольцевое пространство между внутренней трубой 11 и корпусом снаряда 13. В случае заклинивания колонки керна 15 во внутренней трубе 11 под действием осевой силы внутренняя труба 11 начнет перемещаться вверх, перемещая вверх соответственно переводник 7 и переходник 5, который, в свою очередь, начнет сжимать сменную пружину сжатия 6 и закрывать боковые промывочные отверстия 4 в полом корпусе 1. После полного перекрытия боковых промывочных отверстий 4 весь поток бурового раствора проходит только через циркуляционные отверстия 2 в сменных насадках из твердого сплава 3, тем самым создавая перепад давления в напорной линии. Данный перепад фиксируется на устье скважины и свидетельствует о заклинивании керна.
Сигнализатор заклинивания керна позволяет идентифицировать с высокой точностью разрушение керна и перекрытие внутренней полости керноприемной трубы или комплекта кернорвателей и провести комплекс мероприятий по устранению негативных последствий заклинивания керна, что обеспечивает повышение выноса керна, предохраняя от бурения сплошным забоем, позволяет увеличить длину колонки керна за рейс.
Указанные выше факторы в совокупности приводят к улучшению технико-экономических показателей работ по отбору керна.