УЗЕЛ СБРОСА ШАРА

Предлагаемая полезная модель относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к оборудованию для бурения с отбором керна.
Известна компоновка для отбора керна с использованием керноотборного снаряда и гидравлического забойного двигателя, а именно ГЗД, установленный над снарядом и передающий вращение на корпус керноотборного снаряда. Использование гидравлического забойного двигателя в отборе керна позволяет увеличить технико-экономические показатели бурения за счет увеличения механической скорости проходки.
Недостатком данной компоновки является невозможность центральной промывки керноприемной трубы во время подготовки к отбору керна. В керноотборном снаряде центральное промывочное отверстие керноприемной трубы заглушено, так как установленный над снарядом двигатель делает невозможным прохождение сбрасываемого шара. На участках с геологическими осложнениями это приводит к заполнению керноприемных труб шламом и как следствие к заклиниванию керна и низкому проценту выноса керна.
Известно устройство для сброса шара с боковым входом, содержащее корпус с цилиндрической расточкой с боковым отверстием для расположения шара, шар ограничен от выпадения подпружиненной втулкой, установленной в корпусе, втулка зафиксирована срезным винтом, установленным в корпусе (Baker Hughes INTEQ, Coring Handbook, 503-001 Rev. С / November 1999, 3-14; http://pet-oil.blogspot.ru/2012/06/coring-handbook-free-download.html].
Недостатком данной конструкции является наличие подвижных элементов втулки и пружины в условиях некачественной очистки бурового раствора. В условиях длительного хранения на буровом объекте это может привести к заклиниванию подвижных элементов. Попадание механического мусора, коррозия могут привести к невыпадению сбросового шара. Это влечет за собой размыв керна потоком бурового раствора и его потерю.
Задачей полезной модели является создание узла сброса шара, лишенного перечисленных недостатков, а также расширение эксплуатационных возможностей.
Поставленная задача решается тем, что узел сброса шара содержит корпус с центральным отверстием, согласно полезной модели корпус соединен посредством резьбового соединения с узлом насадок, содержащим корпус с циркуляционными отверстиями, в которые установлены сменные насадки из твердого сплава, в одном из циркуляционных отверстий расположены мембрана и ограничивающая ее осевое перемещение втулка с центральным отверстием и цилиндрической расточкой, на мембрану помещен сбросовый шар, ограниченный от осевого перемещения цилиндрической расточкой на втулке, втулка соединена с узлом насадок посредством резьбового соединения, при этом сбросовый шар ограничен от выпадения втулкой и мембраной.
Установка сменных насадок дает возможность подбора диаметра их внутреннего проходного отверстия, что позволит расширить диапазон режимов работы узла сброса шара.
В сравнении с прототипом узел сброса шара позволяет дистанционно сбрасывать шар, при этом в конструкции нет подвижных элементов, правильная работа узла сброса шара зависит только от свойств мембраны, ограничивающей выпадение сбросового шара.
На фиг. 1 изображен общий вид заявляемого узла сброса шара; на фиг. 2 - схема установки узла в керноотборный снаряд; на фиг. 3 - режим работы узла во время цикла подготовки забоя скважины к отбору керна; на фиг. 4 - режим работы узла перед сломом мембраны; на фиг. 5 - режим работы после слома мембраны и во время отбора керна.
Узел сброса шара содержит полый корпус 1 с центральным отверстием 2. Корпус 1 соединен с узлом насадок 3 посредством резьбового соединения. Узел насадок 3 содержит корпус с циркуляционными отверстиями 4, при этом в циркуляционные отверстия 4 установлены сменные насадки из твердого сплава 5. В одном из циркуляционных отверстий 4 установлена мембрана 6, втулка 7 с центральным отверстием 8 и цилиндрической расточкой 9. Втулка 7 ограничивает осевое перемещение мембраны 6. На мембрану 6 установлен сбросовый шар 10, ограниченный от осевого перемещения цилиндрической расточкой 9, выполненной на втулке 7. Сбросовый шар 10 ограничен от выпадения втулкой 7 и мембраной 6. Втулка 7 соединена с узлом насадок 3 посредством резьбового соединения.
Принцип работы узла сброса шара следующий.
До работ по отбору керна согласно ожидаемой плотности, расхода и реологических параметров бурового раствора необходимо подобрать типоразмер сменных насадок из твердого сплава 5 и установить их в узел насадок 3. Узел сброса шара устанавливают между керноотборным снарядом 11 и переводником 12, соединенным с ведущим валом забойного двигателя (фиг. 2). После спуска на забой компоновки для отбора керна выполняют цикл предварительной промывки, необходимый для промывки внутреннего пространства керноприемных труб и удаления осевшего на забое шлама. Цикл промывки осуществляется с расходом Q1, при этом в узле сброса шара создается перепад давления ΔР1 (фиг. 3). После завершения промывки на некоторое время устанавливают расход промывочной жидкости Q2, при этом Q2>Q1. В узле сброса шара создается перепад давления ΔР2 (фиг. 4). Работа в таком режиме приводит к слому мембраны 6 и выпадению сбросового шара 10. В узле сброса шара создается перепад давления ΔР3 (фиг. 5). Сбросовый шар 10 попадает в седло шара, находящееся в керноотборном снаряде, и перекрывает центральную промывку керноприемной трубы. Далее устанавливается необходимый режим бурения и выполняется отбор керна.
Узел сброса шара позволяет проводить центральную промывку керноприемных труб перед отбором керна при работе с ГЗД. Тем самым удаляется шлам, который забивается в керноприемную трубу и препятствует свободному поступлению в нее керна, что приводит к заклиниванию керна, бурению сплошным забоем, слому керноприемных труб.
Указанные выше факторы приводят к повышению технико-экономических показателей работ по отбору керна.