Буровой снаряд для отбора керна из нефтегазовых скважин

(51) 21 10/20 (2006.01) 21 10/22 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ соединения с бурильной колонной и бурильной головкой,расположенные внутри корпуса керноприемник с кернорвателем, подвешенный на шарикоподшипниковой опоре,фиксатор керноприемника с головкой для захвата овершотом. Отличительной чертой снаряда является то, что он снабжен кольцевым эжектором, размещенным между корпусом и керноприемником и представляющим два отстоящих друг от друга кольцевых диска, образующих камеру смешения. В диске, расположенном ближе к бурильной головке,выполнены сопла, а в другом диске - соосно с соплами конфузоры. Камера смешения сообщается каналами с внутренним пространством керноприемника и пространством за корпусом снаряда. Кольцевой эжектор имеет каналы,сообщающиеся с бурильной колонной и пространством под эжектором,которое ограничивается кольцевым экраном. Техническим результатом изобретения является повышение выхода (выноса) керна и общей производительности бурения нефтегазовых скважин.(72) Сабиров Болатхан Файзуллаевич Ратов Боранбай Товбасарович Федоров Борис Владимирович Коргасбеков Дархан Рахметоллаевич Ниязов Талап Ахмаджонович(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный технический университет им. К.И. Сатпаева Министерства образования и науки Республики Казахстан(56) И.К. Масленников, Г.И. Матвеев, Снаряд для отбора керна, Инструмент для бурения скважин,М.Недра, стр.282-283, 1981(54) БУРОВОЙ СНАРЯД ДЛЯ ОТБОРА КЕРНА ИЗ НЕФТЕГАЗОВЫХ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к устройствам для отбора керна из нефтегазовых скважин при бурении трещиноватых пород средней и высокой твердости. Задачей изобретения является разработка конструкции снаряда, которой предотвращает самозаклинивание керна при бурении трещиноватых пород. Техническая задача решается за счет того, что снаряд содержит наружный корпус с резьбой для Изобретение относится к устройствам для отбора керна из нефтегазовых скважин при бурении трещиноватых пород средней и высокой твердости. Известны снаряды для отбора керна из нефтегазовых скважин, например, снаряд Недра(см. И.К.Масленников, Г.И.Матвеев. Инструмент для бурения скважин. М.Недра, 1981 стр.275-277). Упомянутое устройство выполнено в виде двойного колонкового снаряда с керноприемником(грунтоноской). Отличительной чертой конструкции снаряда является вращение керноприемника вместе с наружной трубой (корпусом) в процессе бурения. Это означает, что использование снаряда изолирует формирующийся керн от действия потока промывочной жидкости, но не предотвращает от механического воздействия на него вращающегося керноприемника. Кроме того, при заполнении керноприемника керном необходимо поднимать весь буровой инструмент из скважины при еще работоспособной бурильной головке, что снижает общую производительность сооружения скважины. Известен также снаряд для отбора керна фирмы Эй-Уан Бит энд Тул, взятый за прототип(см. И.К. Масленников, Г.И. Матвеев. Инструмент для бурения скважин. М.Недра, 1981 стр.282-283). В состав снаряда входит головка для захвата ее овершотом, пружинный замок-фиксатор, кольцо,шпиндель с подшипниками, обратный шариковой клапан, пробка, в которой вмонтировано седло клапана, керноприемник, переводник, кернорватель,башмак и лопастная или алмазная бурголовка. Керноприемник (грунтоноска) выполнен съемным,это позволило при заполнении керном извлекать его внутри бурильных труб с большой скоростью на поверхность, не поднимая весь буровой инструмент. Помимо изоляции керна от прямого действия промывочной жидкости, последний защищается от радиального биения со стороны керноприемника,неподвижность которого в процессе бурения обеспечивается подвеской его на шарикоподшипниковой опоре. Недостатком снаряда, взятого в качестве прототипа, является то, что в упомянутом снаряде предусматривается прямая промывка буровым раствором, который направляется на забой по кольцевому пространству между наружным корпусом и керноприемником. Такая организация промывки особенно негативно проявляется при бурении трещиноватых пород. В таких условиях керн формируется из трещиноватого массива в виде кусков, которые, находясь внутри керноприемника и смещаясь относительно друг друга под действием силы тяжести,самозаклиниваются,образуя своеобразную пробку. Последняя, как правило,является причиной дальнейшего прекращения углубления забоя скважины, снижения выхода керна и общей производительности бурения. Задачей изобретения является разработка конструкции снаряда, который предотвращает самозаклинивание керна при бурении трещиноватых пород. Техническим результатом изобретения является повышение выхода (выноса) керна и общей 2 производительности бурения нефтегазовых скважин. Техническая задача решается за счет того, что снаряд содержит наружный корпус с бурильной головкой и расположенный внутри корпуса керноприемник подвешенный на шарикоподшипниковой опоре и сопрягающийся с кернорвателем, а также узел фиксатора керноприемника с головкой для захвата овершотом. Отличительной особенностью снаряда является наличие кольцевого эжектора,размещенного между наружным корпусом и керноприемником и состоящего из отстоящих друг от друга 2-х кольцевых дисков, образующих камеру смешения. В первом диске, расположенном ближе к бурильной головке, выполнены сопла, во втором соосно с соплами конфузоры. Камера смешения сообщается каналами с внутренным пространством керноприемника и пространством за корпусом снаряда, а кольцевой эжектор имеет каналы,сообщающиеся с бурильной колонной и пространством под эжектором,которое ограничивается кольцевым экраном. К изобретению прилагаются чертежи, где на фиг.1 показан общий вид снаряда, (разрез по С-С на фиг.3), на фиг.2 - в увеличенном масштабе узел А(на фиг.1), на фиг.3 - в увеличенном масштабе разрез по Б-Б (на фиг.2). Снаряд для отбора керна (фиг.1) содержит следующие узлы, расположенные внутри корпуса 1,удлинительной муфты 2 и переходника 3 на бурильные трубы- узел фиксатора, состоящий из корпуса,оканчивающегося захватной головкой 4, двух защелок 5, размещенных в овальных гнездах удлинительной муфты 2 и разжимаемых пружиной 6- узел подвески керноприемника 15 (узел А, на фиг.1, 2) состоящий из специализированного переходника 7 с наклонным каналами а,ввинченного в упомянутый переходник шпинделя 8,противоположный конец которого размещен в трубчатом корпусе 9 и взаимодействует с пружиной 10, поджимающей шарикоподшипники 11- узел А колонкового набора, (фиг.1, 2) состоящий из переходника 12,наружной колонковой трубы 13 с буровой головкой 14. Внутри наружной трубы 13 размещен керноприемник 15 с кернорвателем 16. В кольцевом пространстве между переходником 12 и верхней частью керноприемника размещены экран 17,кольцевой диск 18 с шестью соплами 19 и кольцевой диск 20 с выполненными соосно с соплами шестью конфузорами 21 (фиг.2, 3). Упомянутые диски отстоят друг от друга на определенном расстоянии, образуя кольцевую камеру смешения. Расстояние между дисками фиксируется с помощью шести припаянных к ним трубок 22 (фиг.2, 3), предназначенных для подачи промывочной жидкости. В верхнем диске 20 выполнены каналы б для сообщения камеры смешения с затрубным пространством. Сообщение камеры смешения с внутренним пространством керноприемника осуществляется через систему отверстий в в верхней части последнего. Работа снаряда осуществляется следующим образом. Собранный снаряд опускается в скважину на забой. После промывки последнего включается вращение, создается необходимая величина осевой нагрузки, осуществляется подача под давлением бурового раствора. Последний протекает внутри бурильной колонны и дойдя до торца верхнего кольцевого диска 20, устремляется по шести трубкам 22 в пространство, располагающееся ниже диска 18. Так как это пространство ограничено экраном 17, буровой раствор направляется в сопловые аппараты диска 20 и выбрасывается из них с большой скоростью в камеру смешения. Вокруг истекающей из сопла жидкости создается область пониженного давления. В результате в эту область через систему отверстий в происходит подсос промывочной жидкости, находящейся внутри керноприемника. Появление бурового раствора в этой области обусловлено тем, что смешанный в результате подсоса поток раствора из камеры смешения устремляется в конфузоры кольцевого диска 21 и далее через радиальные каналы б выбрасывается в затрубное пространства. Здесь буровой раствор разделяется на два потока первый поток течет по направлению к устью скважины, второй - к забою. Именно второй поток бурового раствора, попадая далее в кольцевое пространство между керном и внутренней поверхностью керноприемника, под действием разрежения в камере смешения перемещается вверх от забоя и, протекая через отверстия в,смешивается с основным потоком, выбрасываемым из сопел 19 эжектора (фиг.2, 3). Таким образом, формируется обратный поток промывочной жидкости, который предотвращает,например, смещение кускакерна вниз по плоскости - трещины относительно пенька керна (фиг.2). В результате предотвращения самозаклинивания керна отпадает необходимость подъема керноприемника с еще незаполненного керном на поверхность с целью извлечения заклиненных кусков. Это повышает общую производительность бурения скважин и исключает истирание заклиненнных кусков керна. Подъем керноприемника осуществляется только при заполнении его керном или для замены изношенной бурильной головки. Предлагаемой снаряд для отбора керна может быть изготовлен конструктивным размерами в соответствии с существующими стандартами,характерными для бурения нефтегазовых скважин, и найти преимущественное применение при бурении трещиноватых пород средней твердости и твердых. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Буровой снаряд для отбора керна из нефтегазовых скважин, содержащий наружный корпус с резьбой для соединения с бурильной колонной, бурильную головку, расположенный внутри корпуса керноприемник с кернорвателем,подвешенный на шарикоподшипниковой опоре,фиксатор керноприемника с головкой для захвата овершотом, отличающийся тем, что он снабжен кольцевым эжектором, размещенным между корпусом и керноприемником и представляющим два отстоящих друг от друга кольцевых диска,образующих камеру смешения, причем в диске,расположенном ближе к бурильной головке,выполнены сопла, а в другом - соосно с соплами конфузоры камера смешения сообщается каналами с внутренним пространством керноприемника и пространством за корпусом снаряда, а кольцевой эжектор имеет каналы, сообщающиеся с бурильной колонной и пространством под эжектором, которое ограничивается кольцевым экраном.