Оборудование для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока
Формула / Реферат
1. Оборудование для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока, состоящее из трех проточных камер и ряда клапанов, где указанные камеры, снабженные средствами соединения с трубопроводами для подвода или подачи, связаны друг с другом, причем только одна из камер (4) связана с обеими другими камерами (5) и (6), каждое соединение между указанными камерами осуществлено посредством по меньшей мере двух клапанов, один из которых представляет собой регулирующий расход клапан (7), и другой, по меньшей мере один, клапан представляет собой уравнительный клапан (8), причем каждый уравнительный клапан (8) соединен выше или ниже его по ходу потока с нерегулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами (12) и две не сообщающиеся камеры имеют общий трехходовой клапан (10), или же каждая из камер снабжена одноходовым клапаном, при этом одноходовые клапаны находятся в противоположных состояниях, а именно один клапан в открытом положении, когда другой закрыт, и наоборот, и указанный клапан (10) или указанные клапаны соединены с выпускным клапаном (11).
2. Оборудование по п.1, в котором блокирующие поток устройства (9) расположены ниже уравнительных клапанов по ходу потока.
3. Оборудование по п.1, в котором находящиеся в противоположных состояниях одноходовые клапаны или трехходовой клапан (10) присоединен(ы) к нерегулируемым или регулируемым блокирующим поток устройствам ниже их по ходу потока.
4. Оборудование по п.1, в котором камера (5) снабжена обратным клапаном.
5. Способ установки нового участка бурильной колонны в скважину с использованием устройства, называемого E-CD, состоящего, по существу, из короткого тела (1) в форме трубы или же находящегося в буровых штангах, состоящих, по существу, из трубы, где указанное тело или указанная труба снабжены на концах резьбовыми соединениями, приспособленными для навинчивания их на другие буровые штанги, и в них смонтированы два клапана, один из которых, клапан (2), установлен радиально по отношению к указанному телу или трубе, может быть перехвачен с внешней стороны посредством адаптера и снабжен соответствующей защитной заглушкой, а второй клапан (3) установлен по оси указанного тела или трубы, отличающийся тем, что в способе используют также оборудование по любому из пп.1-4.
6. Способ установки нового участка бурильной колонны по п.5, включающий следующие стадии:
перехват с внешней стороны радиально установленного клапана (2) короткого тела или буровой штанги посредством подходящего соединительного приспособления и присоединение посредством соответствующих средств к системе нагнетания буровой установки;
возможно прерывание потока основной текучей среды через нагнетательную головку на входе в бурильную колонну, в результате чего поток пропускают только от радиально установленного клапана (2) и, следовательно, закрывают установленный по оси клапан (3);
установка нового участка бурильной колонны на короткое тело или буровую штангу, соединенные с другим коротким телом, в котором смонтированы указанные клапаны, или же с новым участком бурильной колонны, содержащим буровую штангу, в которой смонтированы указанные клапаны;
возобновление потока основной текучей среды, в результате чего открывают установленный по оси клапан (3) и, следовательно, закрывают радиально установленный клапан (2);
отсоединение соединительного приспособления и защита радиально установленного клапана (2) защитной заглушкой;
опускание бурильной колонны.
7. Способ по п.5 или 6, в котором для перехвата и изменения направления циркулирующего потока текучей среды, поступающего от насосов установки, последовательно осуществляют следующие стадии:
"нормальная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке путем ввода в камеру (4) указанного оборудования и вывода из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, при этом как клапаны, обеспечивающие связывание камер (4) и (6) друг с другом, так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытый уравнительный клапан, который связывает камеры (4) и (6) друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер (4) и (6), так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке и к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом; при этом выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
циркуляция указанного потока только к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (6) друг с другом, при этом
оба клапана, которые обеспечивают связывание камер (4) и (5), а также выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
циркуляция указанного потока только к устройству E-CD, как на предшествующей стадии, и одновременный сброс давления в камере (5), осуществляемый путем открытия выпускного клапана (11) камеры (5);
запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытый уравнительный клапан, который связывает указанные камеры (4) и (5) друг с другом, а также из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер (4) и (6), так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке и к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом, при этом выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты;
возобновление "нормальной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и одновременный сброс давления из камеры (6), осуществляемый путем открытия выпускного клапана (11) камеры (6), путем ввода потока в камеру (4) указанного оборудования и вывода из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, при этом клапаны, которые обеспечивают связывание камер (4) и (6), закрыты.
Текст
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПЕРЕХВАТА И ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ЖИДКОГО ЦИРКУЛИРУЮЩЕГО ПОТОКА Оборудование для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока,состоящее из трех проточных камер и ряда клапанов, где указанные камеры, снабженные средствами соединения с трубопроводами для подвода или подачи, связаны друг с другом, причем только одна из камер (4) связана с обеими другими камерами (5) и (6), и каждое соединение между указанными камерами осуществлено посредством по меньшей мере двух клапанов, один из которых представляет собой регулирующий расход клапан (7), и другой, по меньшей мере один, клапан представляет собой уравнительный клапан (8), причем каждый уравнительный клапан (8) соединен выше или ниже его по ходу потока с нерегулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами (12), две не сообщающиеся камеры имеют общий клапан(10) или трехходовой клапан, или же каждая из камер снабжена одноходовым клапаном, при этом клапаны находятся в противоположных состояниях, а именно один клапан находится в открытом положении, когда другой закрыт, и наоборот, и указанный клапан (10) соединен с выпускным клапаном (11). Изобретение относится к оборудованию для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока и к связанным с этим процессам перехвата и изменения направления. Данное оборудование можно использовать для осуществления функции изменения направления потока бурового раствора в целях безопасности, при установке новой бурильной колонны, через устройство, именуемое E-CD и описанное в патентной заявке IT-MI2005A001108 того же автора, не влияя на коллектор бурового насоса буровой установки, который, таким образом, сохраняет неизменными свои рабочие характеристики (не изнашивается и не изменяется). На протяжении всего времени с появления способа бурения, называемого "вращательным бурением", которое возникло более века назад и которое было заменено более прогрессивным способом, называемым "ударным бурением", применяемым и сейчас и внедрившим новый принцип применения буровых штанг для передачи вращающего момента к буровой коронке (связанный с закачиванием текучей среды в скважину через тот же "комплект" штанг), существовала проблема прерывания процесса нагнетания каждый раз, как было необходимо добавить новую штангу к бурильной колонне, для осуществления бурения. Это переходное время, которое определяют с момента, когда нагнетание текучей среды в скважину прерывают, и до момента, когда снова начинают нагнетание в скважину после добавления нового отдельного элемента к бурильной колонне, всегда рассматривали как критический период. Этот критический период сохраняется до тех пор, пока не будут возобновлены условия, существовавшие в момент,предшествующий прерыванию нагнетания текучей среды в скважину. Ниже перечислены некоторые из нежелательных эффектов, вызываемых обычно прерыванием циркуляции текучей среды в скважине, в ходе процессов установки и соединения (или разъединения) элемента в бурильной колонне: наблюдается нехватка динамического давления, создаваемого в скважине при циркуляции, и снижается такой обеспечиваемый им параметр, как эквивалентная плотность циркуляции (ЭПЦ); исчезает динамическое давление, создаваемое в забое скважины, что способствует потенциально возможному поступлению в скважину текучих сред из пласта (выброс); при повторном запуске циркуляции, после того как добавлена буровая штанга с использованием обычного способа, могут возникнуть опасные перегрузки в более восприимчивых горных породах, или же возможные потери при циркуляции в более слабых горных породах; в скважинах с высокой степенью вертикальности беспрепятственное и быстрое падение выбуренной горной породы может привести к созданию условий "механической блокировки" бурильной колонны(забойной части бурильной колонны); при наличии скважин с высоким углом наклона, в скважинах, пробуренных с увеличенным отклонением от оси скважины, и в скважинах с горизонтальным расположением, выбуренная горная порода имеет достаточно времени для того, чтобы отложиться на нижней части ствола скважины; при возобновлении бурения, после того как установлена новая штанга, буровая коронка "вынуждена" снова пробить слой отложившейся выбуренной горной породы на дне скважины перед тем, как получит возможность снова достигнуть нетронутой горной породы. Как указано выше, в патентной заявке IT-MI2005A001108, тот же автор заявил устройство, именуемое E-CD, которое позволяет постоянно сохранять в активном состоянии нагнетание и, следовательно,циркуляцию текучей среды в скважине в ходе всех стадий работы, необходимых для осуществления добавления нового "единичного элемента" к бурильной колонне, что позволяет осуществлять бурение на большую глубину. Посредством такой же процедуры можно осуществить и обратный процесс, позволяющий извлечь буровую коронку, не прерывая нагнетания текучей среды в скважину. Ключевым результатом, который получают при использовании производственных возможностей,предлагаемых данным устройством, является устранение (или ослабление) всех критических аспектов,заключающихся в традиционном процессе добавления или извлечения штанг из бурильной колонны. Ниже приведено описание устройства E-CD и способа установки нового элемента бурильной колонны, уже описанных в цитированной выше патентной заявке IT-MI2005A001108. Устройство для установки нового элемента бурильной колонны состоит, по существу, из короткого тела 1 в виде трубы, снабженного на концах средствами для навинчивания его на буровые штанги, при этом в теле смонтированы два клапана, один из которых, клапан 2, установлен радиально по отношению к указанному короткому телу 1, может быть перехвачен с внешней стороны посредством адаптера и снабжен соответствующей защитной заглушкой, предпочтительно герметичной, а второй клапан 3 установлен по оси тела 1. В результате получают систему клапанов, которая позволяет осуществить прямой контакт с текучей средой, нагнетаемой в скважину через бурильную колонну, в любой желаемый момент и в обоих направлениях нисходящей текучей среды (радиально и аксиально). Короткое тело 1 предпочтительно имеет длину в диапазоне от 50 до 100 см. Клапан 2, расположенный радиально по отношению к бурильной колонне, выполнен с возможностью перехвата с внешней стороны посредством соответствующего адаптера (например, быстродейст-1 019421 вующего соединительного приспособления), который, в свою очередь, соединен с гибким трубопроводом, функцией которого является взаимно связать устройство с системой нагнетания скважины ("коллектором бурового насоса") самой буровой установки. Вследствие этого клапан 3, который установлен по оси буровой колонны и имеет характеристики"двунаправленной реакционной чувствительности" в отношении давления, которое на него действует(т.е. является чувствительным к состоянию потока бурового раствора, нагнетаемого в скважину), в свою очередь, закрывается и открывается направленно в отношении потока текучей среды. Как клапан 2 радиального расположения, так и клапан 3 аксиального расположения предпочтительно представляют собой поворотные клапаны, более предпочтительно предварительно нагруженные пружинами, которые являются закрытыми в нормальном состоянии. Конфигурация двух клапанов, смонтированных в коротком теле 1, как это было описано, легко позволяет непрерывно поддерживать поток бурового раствора в направлении скважины в ходе всех рабочих стадий, необходимых для осуществления добавления нового "элемента в виде отдельной штанги"(или ряда штанг) к бурильной колонне, что позволяет вести бурение на большую глубину. Кроме концептуальной и конструктивной простоты, одно из присущих вышеописанному устройству преимуществ заключается в том, что его непосредственно можно использовать на любой буровой установке, без необходимости существенных изменений гидравлической схемы самой установки и без проблем, связанных с доступным в вертикальном направлении пространством для ввода оборудования в бурильную колонну. Устройство можно применять в любом типе существующих в мире установок - без исключения являются ли они чрезвычайно устаревшими или совершенно современными, снабжены ли они традиционной "системой бурового ротора" или более современной "системой верхнего привода", при бурении скважин как на суше, так и в море. При монтаже желаемого компонента можно получить более высокие рабочие давления при выборе отдельных компонентов более высокого качества. Имеются многочисленные преимущества, вытекающие из того факта, что циркуляцию не прерывают, и они могут изменяться каждый раз в зависимости от типа скважины, к которой применяют данную процедуру. В любом случае, преимуществом, которое является общим для всех типов скважин, является получаемое состояние постоянного давления на стенки ствола скважины и на забой скважины, что обеспечивает присущую системе существенную безопасность. Рассмотрим, в частности, скважины с высоким давлением и высокой температурой (ВДВТ). В этом типе скважины градиент разрыва пласта для проходимых горных пород, которые близки к минерализованным горным породам (месторождение), обычно близок к значению градиента пор. Из этих соображений является обязательным тщательный контроль ЭПЦ (эквивалентной плотности циркуляции),чтобы избежать потерь циркуляции и структурного ослабления самой горной породы. В ходе перерывов в циркуляции (необходимых для осуществления обычного присоединения) ЭПЦ исчезает, создавая идеальные условия для нежелательного поступления имеющейся жидкости в скважину (приток). Приток может происходить прямо из месторождения (первичная пористость), или же из возникших микротрещин; в любом случае установление этого явления (и определение условий, необходимых для нового присоединения) подразумевает остановку работы и, следовательно, непроизводительную потерю времени."Непрерывная циркуляция" посредством вышеописанного устройства, напротив, гарантирует неизменные динамические условия, что позволяет безопасно и безотлагательно осуществить установку новой штанги, без каких-либо потерь времени. Рассмотрим, в частности, применение для бурения, называемого бурением в условиях равновесия или в условиях, близких к равновесию (РБ). Для бурения в условиях равновесия (РБ) и его разновидностей критическим является поддержание стабильных и контролируемых условий режима давления, распределенного по стенкам ствола скважины,а также по забою скважины. Несоблюдение этого условия может нарушить то, что уже было осуществлено выше по ходу потока для бурения в условиях равновесия. Добавление штанги к бурильной колонне является особенно критическим моментом; применение вышеописанного устройства ликвидирует все критические аспекты по мере их возникновения, поскольку оно всегда гарантирует ненарушенные динамические условия, что позволяет безопасно и безотлагательно установить новую штангу, без каких-либо потерь времени. Гарантия поддержания стабильного и постоянного режима давления на стенки ствола скважины и забой скважины позволяет избежать образования газовых подушек и скоплений обломков выбуренной породы, которые могли бы потребовать непроизводительного времени для их ликвидации и возвращения к стабилизированным условиям, которые существовали до прекращения циркуляции. Ошибка при осуществлении этого процесса приводит к риску расстройства всего проекта бурения в равновесных условиях для скважины, поскольку они могут явиться причиной нежелательного случайного заглушения сква-2 019421 жины. Альтернативой использования данного устройства может быть непосредственное введение системы клапанов, образующих такое устройство, при конструировании буровой штанги; эта альтернатива позволяет сохранять длину комбинации (штанга + устройство) идентичной длине самой штанги, если возникает такая необходимость. В любом случае, суммарная длина буровых штанг, снабженных устройством, будет, в верхней части, заключать в себе данную систему некоторой длины. Таким образом, альтернативой данному устройству может быть буровая штанга, состоящая, по существу, из трубы, снабженной на концах соответствующей резьбой для навинчивания на другие буровые штанги, в которой смонтированы два клапана,один из которых, клапан 2, установлен радиально по отношению к указанной трубе, может быть перехвачен с внешней стороны посредством адаптера и снабжен соответствующей защитной заглушкой,предпочтительно герметичной, а второй клапан 3 установлен по оси указанной трубы. Как установленный радиально клапан 2, так и установленный по оси клапан 3, смонтированные в штанге, предпочтительно представляют собой поворотные клапаны, более предпочтительно предварительно нагруженные посредством пружин, и в нормальном состоянии являются закрытыми. Способ установки нового участка бурильной колонны заключается в использовании вышеописанных устройств или, альтернативно, вышеописанных буровых штанг, снабженных установленными радиально и в осевом направлении клапанами. Более конкретно, этот способ предпочтительно включает следующие стадии: перехват с внешней стороны радиально установленного клапана 2 короткого тела или буровой штанги посредством подходящего соединительного приспособления и присоединение посредством соответствующих средств к системе нагнетания буровой установки; возможно прерывание потока основной текучей среды через нагнетательную головку на входе в бурильную колонну, в результате чего поток пропускают только от радиально установленного клапана 2 и,следовательно, закрывают установленный по оси клапан 3; установка нового участка бурильной колонны на короткое тело или буровую штангу, соединенные с другим коротким телом, в котором смонтированы указанные клапаны, или же с новым участком бурильной колонны, содержащим буровую штангу, в которой смонтированы указанные клапаны; возобновление потока основной текучей среды, в результате чего открывают установленный по оси клапан 3 и, следовательно, закрывают радиально установленный клапан 2; отсоединение соединительного приспособления и защита радиально установленного клапана 2 защитной заглушкой; опускание бурильной колонны. В конце концов, окончательный результат описанных выше рабочих стадий позволяет осуществить процесс установки и присоединения элемента бурильной колонны (единичной штанги или некоторого участка), при полномсохранении скорости потока и без какого-либо разрыва его непрерывности. Из того, что указано выше, термин "устройство E-CD" в данной патентной заявке включает как устройство, так и буровые штанги, снабженные установленными радиально и в осевом направлении клапанами, что образует альтернативу решению, заявленному в патентной заявке ITMI2005A001108. Для того чтобы при использовании устройства E-CD не нарушить функциональность опробовательных клапанов нагнетательной системы скважины (коллектора бурового насоса), имеющихся в буровой установке в ходе использования устройства E-CD, далее описано новое оборудование для перехвата и изменения направления циркулирующего жидкого потока, которое выполняет функцию безопасного изменения направления бурового раствора в ходе замены штанг в сторону клапанов E-CD, не воздействуя при этом на коллектор бурового насоса буровой установки, который, следовательно, сохраняет неизменными свои функциональные характеристики. Являющееся предметом настоящего изобретения оборудование для перехвата и изменения направления циркулирующего жидкого потока, называемое "коллектор Е-С", состоит из трех проточных камер и ряда клапанов, где указанные камеры, снабженные средствами соединения с трубопроводами для подвода или подачи, соединены друг с другом, причем только одна из камер, а именно камера 4 соединена с обеими другими камерами 5 и 6, и каждое соединение между указанными камерами осуществлено посредством по меньшей мере двух клапанов, один из которых представляет собой регулирующий расход клапан 72 (73), и другой по меньшей мере один клапан представляет собой уравнительный клапан 82 (83),причем каждый уравнительный клапан 82 (83) соединен выше или ниже его по ходу потока с нерегулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами 12, при этом две не сообщающиеся камеры имеют общий трехходовой клапан 10, или же каждая из камер снабжена одноходовым клапаном,которые находятся в противоположных состояниях, а именно один клапан в открытом положении, когда другой закрыт, и наоборот. Трехходовой клапан 10 соединен (или одноходовые клапаны соединены) с выпускным клапаном 11. Блокирующие поток устройства 12 предпочтительно расположены ниже уравнительных клапанов по ходу потока. Одноходовые клапаны, которые находятся в противоположных состояниях по отношению друг к другу, или же трехходовой клапан 10, могут быть соединены ниже по ходу потока с не регулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами. Монтаж оборудования по данному изобретению не требует конструкционных модификаций буровой установки. Это оборудование на каждой буровой установке работает на сжатом воздухе (сжатый воздух активирует пневматический двигатель, который, в свою очередь, приводит в действие гидравлический насос, таким образом создавая источник находящейся под давлением рабочей текучей среды на углеводородной основе для гидравлических систем, которая, в свою очередь, активирует клапаны). Рекомендуемое использование пульта управления облегчает управление различными клапанами,формирующими заявленное оборудование. По окончании работы с устройством E-CD оборудование по изобретению удаляют и конфигурация буровой установки возвращается в исходное состояние. При работе под высоким давлением, когда существенным является поддержание давления циркуляции в скважине абсолютно постоянным, стандартную конфигурацию обеспечивали приспособлением,которое позволяло заполнять "область верхнего привода" текучей средой низкого давления перед открытием клапана 82, что уравнивало давление между камерами 5 и 6. Эта функция важна при добавлении нового участка буровой штанги к бурильной колонне, поскольку в скважине на уровне 9 опробования этот участок навинчивают на клапан E-CD "пустым". Заполнение перед уравниванием давления (осуществляемым путем открывания клапана 82) подавляет гидравлический удар, позволяет избежать снижения полезной скорости потока текучей среды, направленного в скважину, и снижает общее время, необходимое для добавления нового участка буровой штанги к бурильной колонне. Гидравлические поршни, которые приводят в действие клапаны, получают гидравлическую энергию от насоса для перекачки углеводородов, а его, в свою очередь, приводит в действие пневматический двигатель, который активируют для каждого использования. При дальнейшем развитии можно получать гидравлическую энергию посредством гидравлического аккумулятора (находящийся под давлением цилиндр с азотом, снабженный разделительной мембраной между азотом и рабочей жидкостью на углеводородной основе для гидравлических систем), что позволяет осуществить многочисленные операции до того, как будет необходимо повторно его заполнить. Повторное заполнение можно осуществить посредством насоса/системы двигателя на сжатом воздухе, применяемого в настоящее время. Дополнительный объект данного изобретения относится к способу установки в скважину нового участка бурильной колонны с использованием устройства E-CD, или установки, по существу, состоящего из короткого тела 1 в форме трубы или же заключенного в буровых штангах, состоящих, по существу, из трубы, где указанное тело или указанная труба снабжены на концах резьбовыми соединениями, приспособленными для навинчивания их на другие буровые штанги, и в них смонтированы два клапана, один из которых, клапан 2, установлен радиально по отношению к указанному телу, может быть перехвачен с внешней стороны посредством адаптера и снабжен соответствующей защитной заглушкой, а второй клапан 3 установлен по оси указанного тела или трубы, отличающемуся тем, что в способе также используют оборудование, описанное выше, которое составляет основной объект данного изобретения. Способ установки нового участка бурильной колонны с использованием описанного выше оборудования включает следующие стадии: перехват с внешней стороны радиально установленного клапана 2 короткого тела или буровой штанги посредством подходящего соединительного приспособления и присоединение посредством соответствующих средств к системе нагнетания буровой установки; возможно прерывание потока основной текучей среды через нагнетательную головку на входе в бурильную колонну, в результате чего поток пропускают только от радиально установленного клапана 2 и,следовательно, закрывают установленный по оси клапан 3; установка нового участка бурильной колонны на короткое тело или буровую штангу, соединенные с другим коротким телом, в котором смонтированы указанные клапаны, или же с новым участком бурильной колонны, содержащим буровую штангу, в которой смонтированы указанные клапаны; возобновление потока основной текучей среды, в результате чего открывают установленный по оси клапан 3 и, следовательно, закрывают радиально установленный клапан 2; отсоединение соединительного приспособления и защита радиально установленного клапана 2 защитной заглушкой; опускание бурильной колонны. Способ перехвата и изменения направления циркуляции потока текучей среды, поступающего от насосов установки (бурового стояка или коллектора бурового насоса), предпочтительно включающий следующую последовательность стадий:"нормальная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод), путем ввода в камеру 4 указанного оборудования и вывода из камеры 5, соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры 4 и 5 друг с другом, при этом как клапаны, обеспечивающие связывание камер 4 и 6 друг с другом, так и выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод) и устройству E-CD путем ввода в камеру 4 и вывода как из камеры 5, соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры 4 и 5 друг с другом, так и из камеры 6, соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытый уравнительный клапан, который связывает камеры 4 и 6 друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер 4 и 6, так и выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод) и к устройству E-CD путем ввода в камеру 4 и вывода как из камеры 5, соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры 4 и 5 друг с другом, так и из камеры 6, соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны,которые связывают камеры 4 и 6 друг с другом; при этом выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; циркуляция указанного потока только к устройству E-CD, путем ввода в камеру 4 и вывода из камеры 6, соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры 4 и 6 друг с другом, при этом оба клапана, которые обеспечивают связывание камер 4 и 5, а также выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; циркуляция указанного потока только к устройству E-CD, как на предшествующей стадии, и одновременный сброс давления в камере 5, осуществляемый путем открытия выпускного клапана 11 камеры 5; запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод) и устройству E-CD путем ввода в камеру 4 и вывода как из камеры 5, соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытый уравнительный клапан,который связывает указанные камеры 4 и 5 друг с другом, а также из камеры 6, соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры 4 и 6 друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер 4 и 6, так и выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод) и к устройству E-CD путем ввода в камеру 4 и вывода как из камеры 5, соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры 4 и 5 друг с другом, так и из камеры 6,соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны,которые связывают камеры 4 и 6 друг с другом, при этом выпускной клапан или клапаны 11 камер 5 и 6 закрыты; возобновление "нормальной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке (верхний привод) и одновременный сброс давления из камеры 6, осуществляемый путем открытия выпускного клапана 11 камеры 6, путем ввода потока в камеру 4 указанного оборудования и вывода из камеры 5,соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке (верхний привод), пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры 4 и 5 друг с другом, при этом клапаны, которые обеспечивают связывание камер 4 и 6, закрыты. Ниже, со ссылками на фиг. 1-3, приведено описание устройства E-CD, описанного в вышеупомянутой патентной заявке IT-MI2005A001108. На фиг. 1 изображено устройство E-CD в ходе фазы бурения, когда через устройство по его оси проходит только основной поток 13. На фиг. 2 изображено устройство E-CD в ходе фазы бурения, когда основной поток 13 прерван, в то время как вторичный поток вводят в устройство радиально. На фиг. 3 изображена система соединения устройства E-CD с системой нагнетания в скважину. Устройство на фиг. 1 имеет короткое тело 1, которое состоит, по существу, из трубы, в которой смонтированы два клапана, один из которых, закрытый клапан 2, установлен радиально по отношению к указанному короткому телу, а другой, открытый клапан 3, расположен по оси короткого тела. Указанное устройство закреплено на традиционной буровой штанге 14 посредством резьбового соединения. На фиг. 2 и 3 изображено одно и то же устройство с закрытым клапаном 3, расположенным по оси, и открытым клапаном 2, установленным радиально и перехваченным с внешней стороны адаптером,который может представлять собой быстродействующее соединительное приспособление 15 и, в свою очередь, соединен с гибкой трубой 17 высокого давления, функцией которой является связывание устройства с системой нагнетания скважины, относящейся к самой буровой установке (коллектором бурового насоса 16, т.е. системой клапанов, существующей в буровой установке). Для того чтобы осуществить присоединение, т.е. добавить единичную штангу (или целый участок штанг) к бурильной колонне, не прерывая нагнетание бурового раствора в скважину, необходимо пре-5 019421 рвать этот основной поток в соответствии с определенной стратегией в начале процесса, и одновременно заменить его эквивалентным, получаемым от данного устройства потоком, но входящим в бурильную колонну ниже точки отсоединения потока. Осуществлению этого способствует сочетание внутри самого устройства двух расположенных соответствующим образом клапанов, а именно установленных по оси и радиально по отношению к бурильной колонне. Если клапан 2, расположенный радиально по отношению к бурильной колонне, перехвачен с внешней стороны и соединен с гибкой трубой, а тем самым и со всей системой нагнетания в скважину, относящейся к буровой установке (коллектором бурового насоса), то буровой раствор на входе в скважину можно разделить на два независимых и отчетливых направления потока - один аксиальный, а другой радиальный по отношению к бурильной колонне. При последующем возможном прерывании основного потока текучей среды на входе в бурильную колонну, реализуемом посредством закрытия соответствующего клапана на коллекторе бурового насоса,клапан "В" устройства соответственно закрывают, и весь поток, поступающий от нагнетательной системы буровой установки, вынуждают проходить от радиального расположенного клапана 2 А устройства,без какого-либо другого непосредственного вмешательства снаружи. В этот момент процесса давление, полученное по ходу потока выше расположенного по оси устройства клапана 3, можно сбросить до атмосферного давления (например, через выпускной клапан коллектора бурового насоса), получая условия, необходимые для безопасного проведения присоединения единичной штанги (или целого участка штанг) к бурильной колонне. После осуществления присоединения, повторяя указанную последовательность в обратном порядке,можно возобновить поток по основному пути, т.е. через клапан 3 устройства. Фиг. 4-6 иллюстрируют выполнение данного изобретения. На фиг. 4 изображено устройство, называемое коллектором E-CD. Оборудование для перехвата и изменения направления циркулирующего жидкого потока состоит из трех проточных камер 4, 5 и 6, и ряда клапанов, смонтированных на салазках и приводимых в действие гидравлически. Указанные камеры снабжены средствами соединения с подводящими трубопроводами (от насосов для камеры 4) или же подающими трубопроводами (к верхнему приводу для камеры 5 и к устройству ECD для камеры 6). Указанные камеры сообщаются друг с другом, но только одна из них, камера 4, сообщается с обеими другими камерами 5 и 6, при этом каждое из соединений между камерами (4 и 5) и (4 и 6) осуществляют посредством двух клапанов, один из которых представляет собой регулирующий расход клапан 7, а другой является уравнительным клапаном 8 (клапаны 72 и 82 в случае камеры 5, и 73 и 83 в случае камеры 6). Уравнительные клапаны 82 и 83 соединены с нерегулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами 12. Две не сообщающиеся камеры 5 и 6 имеют общий трехходовой клапан 10, соединенный с выпускным клапаном 11. На фиг. 5 изображена система соединения устройства E-CD с системой нагнетания скважины посредством коллектора E-CD. Фиг. 5 иллюстрирует применение клапана E-CD с помощью коллектора ECD. Фиг. 6 графически изображает участие камер 4, 5 и 6 и клапанов в управлении потоком бурового раствора (буровой грязи), под давлением, при его прохождении от насосов буровой установки к верхнему приводу, и в альтернативном случае при прохождении от насосов буровой установки к клапану E-CD,а также в случае переходных условий между этими двумя состояниями.a) "Нормальная" циркуляция к верхнему приводу: жидкость вводят в камеру 4 и выводят из камеры 5, пропуская через клапаны 72 и 82. Клапаны 73, 83 и 11 закрыты. Камера 6 не находится под давлением.b) Запуск "двойной" циркуляции к верхнему приводу и клапану Е-CD: клапан 83 открыт, текучую среду преимущественно вводят в камеру 4 и выводят из камеры 5, начинается повышение давления в камере 6, которая ведет к клапану E-CD, который при этом соединен с камерой 6 гибкой трубой.c) Переходный процесс "двойной" циркуляции к верхнему приводу и клапану E-CD: текучую среду вводят в камеру 4 и выводят одновременно как из камеры 5, так и из камеры 6, без предпочтения. Все клапаны 72, 82, 73 и 83 открыты, в то время как клапан 11 закрыт.d) Циркуляция только к клапану E-CD: текучую среду вводят в камеру 4 и выводят полностью из камеры 6. Камера 5 отсечена закрытыми клапанами 72 и 82 и внутри нее сохраняется имеющееся в ней давление. Клапан 11 закрыт.e) Циркуляция только к клапану E-CD и сброс давления из камеры 5, который осуществляют, открывая клапан 11 (трехходовой клапан 10 находится в положении, соответствующем перехвату камеры 5 и отсечению камеры 6). По окончании операции можно добавить новый участок штанг, который привинчивают выше клапана E-CD.f) Запуск "двойной" циркуляции к клапану E-CD и верхнему приводу: клапан 82 открыт, текучую среду вводят в камеру 4 и выводят преимущественно из камеры 6, давление в камере 5, которая ведет к верхнему приводу (который тем временем был скреплен винтовым соединением с верхней частью нового участка штанг, предварительно прикрепленных винтовым соединением выше клапана E-CD), начинают повышать через клапан 82, клапан 12 при этом закрыт. Камеры 4, 5, 6 находятся под давлением.g) Переходный процесс "двойной" циркуляции к клапану E-CD и верхнему приводу: текучую среду вводят в камеру 4 и выводят одновременно из камеры 5 и из камеры 6, без предпочтения. Все клапаны 72,82, 73 и 83 открыты, в то время как клапан 11 закрыт. Трехходовой клапан 10 переведен в положение, которое соответствует перехвату камеры 6 и отсечению камеры 5 (это можно также осуществить до стадии f.h) Возобновление "нормальной" циркуляции к верхнему приводу: текучую среду вводят в камеру 4 и выводят полностью из камеры 5. Камера 6 отсечена закрытыми клапанами 73 и 83. Внутри этой камеры сохраняется имеющееся там давление. Положение клапана 10 соответствует перехвату камеры 6 и отсеканию камеры 5. Клапан 11 открыт, чтобы сбросить давление, имеющееся в камере 6. Возврат к стадии (а) и окончание последовательности операций: теперь операцию бурения можно возобновить и продолжать ее до тех пор, пока длина добавленного участка штанг не будет полностью использована при бурении. На верхнюю часть участка штанг помещают новый клапан E-CD, как и для всех участков, которые будут добавлены впоследствии, и повторяют описанную последовательность. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Оборудование для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока, состоящее из трех проточных камер и ряда клапанов, где указанные камеры, снабженные средствами соединения с трубопроводами для подвода или подачи, связаны друг с другом, причем только одна из камер (4) связана с обеими другими камерами (5) и (6), каждое соединение между указанными камерами осуществлено посредством по меньшей мере двух клапанов, один из которых представляет собой регулирующий расход клапан (7), и другой, по меньшей мере один, клапан представляет собой уравнительный клапан (8), причем каждый уравнительный клапан (8) соединен выше или ниже его по ходу потока с нерегулируемыми или регулируемыми блокирующими поток устройствами (12) и две не сообщающиеся камеры имеют общий трехходовой клапан (10), или же каждая из камер снабжена одноходовым клапаном, при этом одноходовые клапаны находятся в противоположных состояниях, а именно один клапан в открытом положении, когда другой закрыт, и наоборот, и указанный клапан (10) или указанные клапаны соединены с выпускным клапаном (11). 2. Оборудование по п.1, в котором блокирующие поток устройства (9) расположены ниже уравнительных клапанов по ходу потока. 3. Оборудование по п.1, в котором находящиеся в противоположных состояниях одноходовые клапаны или трехходовой клапан (10) присоединен(ы) к нерегулируемым или регулируемым блокирующим поток устройствам ниже их по ходу потока. 4. Оборудование по п.1, в котором камера (5) снабжена обратным клапаном. 5. Способ установки нового участка бурильной колонны в скважину с использованием устройства,называемого E-CD, состоящего, по существу, из короткого тела (1) в форме трубы или же находящегося в буровых штангах, состоящих, по существу, из трубы, где указанное тело или указанная труба снабжены на концах резьбовыми соединениями, приспособленными для навинчивания их на другие буровые штанги, и в них смонтированы два клапана, один из которых, клапан (2), установлен радиально по отношению к указанному телу или трубе, может быть перехвачен с внешней стороны посредством адаптера и снабжен соответствующей защитной заглушкой, а второй клапан (3) установлен по оси указанного тела или трубы, отличающийся тем, что в способе используют также оборудование по любому из пп.1-4. 6. Способ установки нового участка бурильной колонны по п.5, включающий следующие стадии: перехват с внешней стороны радиально установленного клапана (2) короткого тела или буровой штанги посредством подходящего соединительного приспособления и присоединение посредством соответствующих средств к системе нагнетания буровой установки; возможно прерывание потока основной текучей среды через нагнетательную головку на входе в бурильную колонну, в результате чего поток пропускают только от радиально установленного клапана (2) и, следовательно, закрывают установленный по оси клапан (3); установка нового участка бурильной колонны на короткое тело или буровую штангу, соединенные с другим коротким телом, в котором смонтированы указанные клапаны, или же с новым участком бурильной колонны, содержащим буровую штангу, в которой смонтированы указанные клапаны; возобновление потока основной текучей среды, в результате чего открывают установленный по оси клапан (3) и, следовательно, закрывают радиально установленный клапан (2); отсоединение соединительного приспособления и защита радиально установленного клапана (2) защитной заглушкой; опускание бурильной колонны. 7. Способ по п.5 или 6, в котором для перехвата и изменения направления циркулирующего потока текучей среды, поступающего от насосов установки, последовательно осуществляют следующие стадии:"нормальная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке путем ввода в камеру (4) указанного оборудования и вывода из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, при этом как клапаны, обеспечивающие связывание камер (4) и (6) друг с другом, так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством E-CD,пропуская через открытый уравнительный клапан, который связывает камеры (4) и (6) друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер (4) и (6), так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке и к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны,которые связывают камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством ECD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом; при этом выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; циркуляция указанного потока только к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (6) друг с другом, при этом оба клапана, которые обеспечивают связывание камер (4) и (5), а также выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; циркуляция указанного потока только к устройству E-CD, как на предшествующей стадии, и одновременный сброс давления в камере (5), осуществляемый путем открытия выпускного клапана (11) камеры (5); запуск "двойной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытый уравнительный клапан, который связывает указанные камеры (4) и (5) друг с другом, а также из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом, при этом как регулирующий расход клапан, который обеспечивает связывание камер (4) и (6), так и выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; временная "двойная" циркуляция указанного потока к нагнетательной головке и к устройству E-CD путем ввода в камеру (4) и вывода как из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны,которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, так и из камеры (6), соединенной с устройством E-CD, пропуская через уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают камеры (4) и (6) друг с другом, при этом выпускной клапан или клапаны (11) камер (5) и (6) закрыты; возобновление "нормальной" циркуляции указанного потока к нагнетательной головке и одновременный сброс давления из камеры (6), осуществляемый путем открытия выпускного клапана (11) камеры(6), путем ввода потока в камеру (4) указанного оборудования и вывода из камеры (5), соединенной с трубопроводом, который ведет к нагнетательной головке, пропуская через открытые уравнительный и регулирующий расход клапаны, которые связывают указанные камеры (4) и (5) друг с другом, при этом клапаны, которые обеспечивают связывание камер (4) и (6), закрыты.
МПК / Метки
МПК: E21B 21/01, E21B 21/10
Метки: изменения, жидкого, циркулирующего, потока, перехвата, оборудование, направления
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-19421-oborudovanie-dlya-perehvata-i-izmeneniya-napravleniya-zhidkogo-cirkuliruyushhego-potoka.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Оборудование для перехвата и изменения направления жидкого циркулирующего потока</a>
Предыдущий патент: Пирролидиновые ингибиторы иап (ингибиторов апоптоза)
Следующий патент: Способ усиления продукции белков, кодируемых рекомбинантными аденовирусами (варианты)
Случайный патент: Рельсовая путевая структура транспортной системы юницкого (варианты)