Устройство для крепления стенок скважины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЕТЕ ковлев, А. А ствия ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Ленинградский горный институт им, Г.В. Плеханова(56) Авторское свидетельство СССР М 692981, кл, Е 21 В 3/12, 1979.Авторское свидетельство СССР М 1048109, кл. Е 21 В 33/13, 1983.Авторское свидетельство СССР М 324374, кл, Е 21 В 33/14, 1972.Патент США М 4431065, кл. Е 21 В 33/13, опублик. 1984.Авторское свидетельство СССР й. 759705, кл. Е 21 В 33/138, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ СТЕНОК СКВАЖИНЫ(57) Использование: для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах с неустойчивыми трещиноватыми горными Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для оперативного проведения изоляционных работ в скважинах, буря щихся в неустойчивых трещиноватых горных породах.,Известны устройства для закрепления стенок скважины, спускаемые на трубах, включающие конгейнер с отверстиями для подачи тампонажного материала и уплотнительный элемент, позволяющие осуществлять изоляционные работы в скважинах, заполненных любым видом очистного агента за один цикл спуско-подъемных операций. 5 О,Ц 174588 зп 5 Е 21 В 33/131 породами. Сущность изобретения: корпус с осевым каналом соединяют с корпусом формующего элемента, в котором выполнены каналы для подачи очистного агента. Отверстие для подачи изолирующего материала выполняют в фильтрующем элементе, соединенном с корпусом расширителя, Сдвижное кольцо выполняют с осевым каналом и . устанавливают с возможностью перекрытия отверстий для подачи изолирующегомате- . риала. Расширитель выполняют с подвижным толкателем и поршнем, герметично установленным в последнем. Канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой в формирующем элементе на его внутренней поверхности и вертикальном пазу на наружной поверхности толкателя. После выдавливания пробки из устройства поднимают последнее и расширяют участок скважины. Шлам скапливается на пробке. После проработки нагнетают тампонажный материал и. вращая устройство, формируют трубу из быстротвердеющего материала, 3 ил. Недостатки известных устройств заключаются в следующем: низкое качество креп- СР ления стенок скважины вследствие ОО невозможности проникновения тампонаж- СЬ ного материала в мелкие трецины, а также в крупные, но заполненные различными эпигенетическими образованиямильдом и т,д.Известны также устройства для расширения скважины перед креплением, состоящие из корпуса расширителя, поршня с каналами для прохода очистного агента и раздвижных лопастей гидравлического дей 17458865 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Однако технологическая схема крепления стенок скважины с использованием данных устройств предусматривает осуществление .нескольких последовательных операций: расширение ствола скважины, установку пробки-забоя, тампонирование расширенного участка и разбурку тампо, нажного камня. Большие затраты времени на осуществление этих операций снижают эффективность и повышают себестоимость тампонажных работ,Наиболее близким к изобретению является устройство для крепления стенок скважины, включающие формующий элемент, канал для подачи очистного агента, уплотнитель, долото и .расширитель, позволяющие осуществлять крепление стенок с сохранением номинального диаметра скважины впризэбойной части ствола без дополнительных циклов спуска-подъемных операций.Недостатком данного устройства является невозможность проведения изоляционных работ в скважинах, заполненных жидкостью буровым раствором или водой), Кроме того, при возникновении осложнения в интервалах, удаленных от забоя на значительное расстояние необходимо дополнительно устанавливать искусственный забой в стволе скважины,Цель изобретения - повышение эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от. забоя интервалов скважины.На фиг, 1 представлено устройство перед зоной крепления, общий вид; на фиг, 2 - то же, в процессе расширения ствола скважины; на фиг. 3 - то же, в процессе формирования в расширенном пространстве изолирующей трубы из быстротвердеющего тампонажного материала,Устройство включает расширитель, состоящий из корпуса 1 с вертикальными прорезями 2, раздвижными элементами, выполненными в виде лопастей 3 с коромыслами 4 в верхней части, корпус формующего элемента 5 с кольцевой проточкой 6 на внутренней поверхности. Формующий элемент 5 соединен посредством переходника 7 с бурильными трубами 8 в верхней части, а в нижней части сочленен с корпусом расширителя 1, В верхней части формующего элемента установлено сдвижное кольцо 9 с осевым каналом 10, зафиксированное срезным штифтом 11 и перекрывающие отверстия 12 для подачи изолирующего материала. На внутренней поверхности формующий элемент 5 имеет уступ 13 для ограничения перемещения сдвижного кольца 9 после открытия отверстия 12. В полости формующего элемента 5 герметично установлен поршень 14 с манжетой 15 с возможностью выхода в кольцевую проточку 6, сочлененный в нижней части с подвижным толкателем 16. имеющим прорези 17, соосные прорезям расширителя 2. В прорезях 17 установлены раздвижные элементы с возможностью выхода в прорези корпуса расширителя 2 при взаимодействии коромысел 4 с верхней кромкой прорези подвижного толкателя 16, На наружной поверхности толкателя 16 имеются вертикальные пазы 18, образующие с кольцевой проточкой 6 канал для подачи очистного агента, В нижней части корпуса расширителя 1 установлена самораскрывающаяся пробка 19 с пружиной 20. Для перекрытия осевого канала сдвижного кольца 9 устройство содержит шариковый клапан 21,Устройство работает следующим образом.После возникновения в интервале неустойчивых горных пород вывалов из стенок скважины (например, при таянии под влиянием очистного агента льда, цементировавшего сильнотрещиноватые горные породы) буровой снаряд извлекают из скважины и в осложненный интервал на бурильных трубах 8 опускают устройство для крепления стенок скважин, собранное согласно фиг. 1 и соединенное с бурильными трубами посредством переходника 7. При достижении устройством подошвы неустойчивых горных пород в него по бурильным трубам 8 закачивается вода, которая через канал переходника 7 и осевой канал сдвижного кольца 10 попадает в полость формующего элемента 5, воздействуя нэ поршень 14. Поршень 14, соединенный с подвижным толкателем 16, перемещается вниз, при этом нижний торец тол кателя 16 выдавливает самораскрепляющуюся пробку 19 из корпуса расширителя 1, Пробка 19 под действием пружины 20 распирается в стволе скважины (фиг, 2). После этого подачу воды прекращают и устройство приподнимают нэд кровлей осложненного интервала. Затем по бурильным трубам 8 вновь подают воду и включают вращение бурового снаряда. Поршень 14 с толкателем 16 перемещают вниз, при этом верхняя кромка вертикальных прорезей 17 толкателя 16 воздействует на коромысла 4 раздвижных лопастей 3, Лопасти 3 внедряются в стенку скважины своей режущей частью. При достижении манжетой 15 кольцевой проточки 6 происходит перетекание воды через полость формирующего элемента по вертикальным пэзам 18 толкателя и далее через вертикальные прорези 2 корпуса расширителя, Давление в нагнетательной линии падает, что свидетельствует ополном раскрытии лопастей 3 (фиг, 2),Далее осуществляют вертикальное перемещение устройства вдоль оси скважины,расширяя ее на требуемую глубину, при 5этом нагнетаемая вода охлаждает лопасти 3и удаляет шлам из-под режущих частей.Шлам, скапливаясь над пробкой 19, перекрывает ствол скважины и образует искусственный мост. 10После проработки всего осложненногоинтервала скважины подачу воды прекращают, останавливают вращение устройстваи поднимают его вверх, Лопасти 3; упираясьв верхний выступ расширенного участка, заходят в вертикальные прорези 2 корпусарасширителя 1.Затем устройство опускают до совмещения отверстий 12 с расширенной областью скважины. Через бурильйые трубы 8 с 20потоком воды в устройство доставляетсяшаровой клапан 21, который перекрываетосевой канал 10, Под действием давлениясрезается штифт.31 и сдвижное кольцо перемещается до уступа 13,.открывая отверстия 12, В этот момент давление в системеупадет, что свидетельствует о готовностиустройства к операции нагнетания тампонажного материала, который по бурильнымтрубам 8 через осевой канал переходника 7 30и отверстия 12 закачивается в пространствомежду стенками расширенного участкаскважины и формирующим элементом 5.Одновременно вращая устройство на уровне тампонирующей зоны в околоствольном 35пространстве формируют трубу из быстротвердеющего тампонажного материала, после чего устройство извлекается изскважины,Формула изобретения 40Устройство для крепления стенок скважины, включающее корпус с осевым каналом, соединенным с корпусом, формующим элементом с каналами для подачи очистного агента и отверстием для подачи изолирующего материала, расширитель с корпусом и раздвижными элементами, соединенный с фильтрующим элементом, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности изоляционных работ за счет обеспечения возможности крепления удаленных от забоя интервалов скважины, оно снабжено сдвижным,кольцом с осевым каналом, зафиксированным относительно фильтрую- щего элемента, отверстия для подачи изолирующего материала выполнены в верхней части корпуса фильтрующего элемента и перекрыты сдвижным кольцом, расширитель выполнен с подвижным толкателем с поршнем в верхней части, герметично установленным в полости формующего элемента корпус расширителя и подвижного толкателя выполнены с соосными друг другу прорезями, а раздвижные элементы расширителя выполнены в виде лопасти с коромыслом в верхней части, установленными в прорезях подвижного толкателя с возможностью выхода, в прорези корпуса расширителя при взаимодействии коромысел с верхней кромкой прорези подвижного толкателя, при этом формующий элемент выполнен с кольцевой проточкой на внутренней поверхности в нижней части и имеет уступ для ограничения перемещения сдвижного кольца после открытия отверстий для подачи изолирующего материала, толкатель выполнен с вертикальными пазами на его наружной поверхности, канал для подачи очистного агента образован кольцевой проточкой и вертикальными пазами, а поршень подвижного толкателя установлен с воз-, можностью выхода в кольцевую проточку формующего элемента.1745886гСоставитель Н.НиколаевРедактор С.ПатрушеваТехред М.Моргентал Корректор Л.Лук Заказ 2371 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035. Москва. Ж, Рэушская. наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1