способ ликвидации прихвата колонны труб в скважине

Формула изобретения

Способ ликвидации прихвата труб в скважине, включающий определение глубины зоны прихвата, спуск и установку источника колебаний, амортизатора и ловильного инструмента выше этой зоны и создание продольных резонансных колебаний в прихваченной колонне, отличающийся тем, что предварительно определяют частоту собственных колебаний участка колонны выше зоны прихвата, в качестве источника колебаний используют кавитационный генератор с частотой колебаний, кратной частоте собственных колебаний указанного участка колонны, а амортизатор устанавливают над кавитационным генератором.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения и эксплуатации скважин, а именно к способам ликвидации прихватов колонны труб, находящейся в скважине.

Известен способ ликвидации прихвата колонны труб в скважине, включающей заполнение внутренней полости колонны и затрубного пространства промывочным агентом, герметизации внутренней полости и сообщение ее с атмосферой, причем полость труб заполняют агентом плотности, меньше плотности агента, находящегося в затрубном пространстве [1,2].

При использовании данных способов в колонне труб возникают волны разгрузки, способствующие смещению инструмента с места прихвата и ликвидации аварий.

Недостатком указанных способов является необходимость наличия на буровой мощных насосов и реагентов различной плотности, а также ограниченное врем я их использования, т.к. эти способы позволяют осуществлять только определенное количество ударных импульсов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является способ ликвидации прихвата колонны труб в скважине, включающий определение глубины зоны прихвата, спуск и установку источника колебаний, амортизатора и ловильного инструмента выше этой зоны и создание продольных резонансных колебаний в прихваченной колонне [3].

Недостатком данного способа является малая эффективность, низкий КПД и необходимость значительных материальных и финансовых затрат.

Малая эффективность и низкий КПД способа связаны со схемой установки источника колебаний на поверхности. Это ведет к тому, что по мере увеличения глубины скважины пропорционально возрастают и потери энергии по длине колонны, передаваемой от источника колебаний. Кроме того, применяемый в качестве источника колебаний эксцентриковый вибратор имеет ограниченный диапазон регулирования по частоте и мощности возбуждаемых колебаний, что также снижает эффективность известного способа.

Значительные материальные и финансовые затраты связаны со сложностью и дороговизной применяемого оборудования (вибратора со специальным приводом) и быстрым износом зубчатых кулачков вибратора.

В связи с указанными недостатками основной задачей изобретения является повышение эффективности работы и К.П.Д. предложенного способа при одновременном снижении затрат на реализацию. Эта задача решается тем, что в способе ликвидации прихвата колонны труб в скважине, включающем определение глубины зоны прихвата, спуск и установку источника колебаний, амортизатора и ловильного инструмента выше этой зоны и создание продольных резонансных колебаний в прихваченной колонне, согласно изобретению, предварительно определяют частоту собственных колебаний участка колонны выше прихвата, в качестве источника колебаний используют кавитационный генератор с частотой колебаний, кратной частоте собственных колебаний указанного участка колонны, а амортизатор устанавливают над кавитационным генератором.

Применение в качестве источника колебаний кавитационного генератора позволяет регулировать в широкий пределах частоту возбуждаемых им колебаний, что необходимо для создания резонансных явлений путем совпадения частоты колебаний, возбуждаемых кавитационным генератором, и возникающих в прихваченной части бурильной колонны. Этим же объясняется и необходимость определения частоты собственных колебаний прихваченной части колонны, расположенной над зоной прихвата.

Схема расположения амортизатора позволяет повысить КПД кавитационного генератора за счет уменьшения потерь энергии на колебания неприхваченной части колонны. Кроме того, это позволяет увеличить частоту колебаний прихваченной части снаряда и тем самым ускорить процесс ее освобождения.

Использование ловильного инструмента предусмотрено для общего случая, а при разъединении колонны по муфте или замку могут быть использованы обычно соединительные элементы (ниппели или муфты).

Использование поясняется чертежом, на котором представлена общая схема реализации представлена способа.

Устройство для реализации предложенного способа включает ловильное приспособление 1, например, метчик, колокол и т.д., расположенный над ним источник продольных колебаний в виде кавитационного генератора 2 и установленный между последним и свободной частью бурильного вала 3 амортизатор 4 обычной конструкции для гашения продольных колебаний (см. Матвеев Г. И. и др. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981, с. 313-319).

В случае аварии бурильной колонны из-за прихвата для освобождения ее прихваченной части 5 проводят следующие операции. Определяют глубину - H зоны прихвата 6 и длину части аварийной колонны 5, распложенной выше зоны прихвата 6. Зная диаметр, длину и материал аварийной части труб 5, расположенной выше зоны прихвата 6, и рассматривания ее как консольную балку, определяет частоту ее собственных колебаний при наложении на нее осевой нагрузки. Для обеспечения резонансных явлений частота колебаний кавитационного генератора 2 должна быть кратной частоте собственных колебаний аварийной колонны. Подобрав генератор 2 с необходимой характеристикой и определив необходимых режим его работы, спускают его совместно с присоединенными ловильным приспособлением 1 и амортизатором 4 в скважину, присоединяют к аварийной части 5 и путем прокачки жидкости через бурильную колонну 3 создают продольные колебания, которые передаются прихваченную часть 5. Как известно, для ликвидации прихвата необходимо создать колебания с амплитудой, превышающей размер частиц шлама или породы, заклинивших бурильную колонну. Это возможно, как показывает практика, только в случае возникновения резонансных колебаний, что и обеспечивается предложенным способом. Регулируя характеристику генератора 2 путем изменения объема подаваемой жидкости, добиваются создания резонансных явлений и освобождают прихваченную часть колонны 5, после чего вся бурильная колонна поднимается на поверхность. При этом, благодаря наличию амортизатора 4, продольные колеьания на свободную часть бурильного вала 3 не передаются и поэтому вся энергия направляется на колебания участка труб, расположенного между амортизатором 4 и зоной прихвата 6. Это повышает КПД генератора 2 и обеспечивает его эффективную работу даже при незначительном расходе жидкости.

Применение предложенного способа позволяет сократить время на освобождение прихваченной колонны благодаря возможности регулировки генератора в широких пределах.