RU2562623C1 - Continuous washing swivel - Google Patents
Continuous washing swivel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562623C1 RU2562623C1 RU2014122944/03A RU2014122944A RU2562623C1 RU 2562623 C1 RU2562623 C1 RU 2562623C1 RU 2014122944/03 A RU2014122944/03 A RU 2014122944/03A RU 2014122944 A RU2014122944 A RU 2014122944A RU 2562623 C1 RU2562623 C1 RU 2562623C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- swivel
- flushing
- sub
- continuous
- side port
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин с различной траекторией их ствола, строительство которых проводится на суше и на море.The invention relates to the drilling of oil and gas wells with different trajectories of their trunk, the construction of which is carried out on land and at sea.
Непрерывная циркуляция бурового раствора и промывка скважины, не только в процессе бурения, но и при наращивании и подъеме бурильной колонны, является в настоящее время востребованным технологическим режимом. Особенно она актуальна при наличии или риске осложнений в стволе скважины, при бурении длинных горизонтальных стволов или наклонных скважин с большим отходом от вертикали, или при бурении с контролем давления, бурении на депрессии и других случаях.Continuous circulation of the drilling fluid and flushing the well, not only during drilling, but also when building and raising the drill string, is currently in demand technological mode. It is especially relevant if there is a risk of complications in the wellbore, when drilling long horizontal shafts or deviated wells with a large deviation from the vertical, or when drilling with pressure control, drilling on a depression and other cases.
Для создания непрерывной циркуляции используется специальный переводник (Переводник для Непрерывной Промывки - ПНП), встраиваемый в колонну бурильных труб, и модифицируется гидравлическая система подводки бурового раствора для промывки скважины. Имеются сведения о ПНП компании Managed Pressure Operations International Ltd (МРО), из журнала. "Время Колтюбинга" от 24.07.2012, в статье: "Компания МРО расширяет области поставок системы непрерывной циркуляции Non-Stop Driller Continuous Circulation System". По имеющейся информации, этот ПНП содержит два клапана - один для регулирования (открыт-закрыт) обычной промывки, другой - для подачи раствора через боковой порт, имеющийся в ПНП. При обычном бурении клапан прямой промывки открыт, а клапан бокового порта - закрыт. Буровой раствор поступает через основную систему промывки и через верхнюю трубу в бурильную колонну. При наращивании, буровой раствор подводится к боковому порту ПНП байпасной линией манифольда, прямой канал промывки перекрывается клапаном, а боковой открывается. При этом верхняя труба может быть отсоединена для наращивания, а промывка скважины будет продолжаться через боковой порт промывки ПНП. После наращивания бурильной колонны, прямой канал промывки через верхнюю трубу снова открывается, а боковой порт - перекрывается. Байпасная линия манифольда отсоединяется от бокового порта ПНП и продолжается бурение скважины. Очевидно, что используется некоторое количество ПНП, равное числу наращиваний, каждый из них включается в колонну бурильных труб, и второй раз используется при подъеме, обеспечивая непрерывную промывку скважины без прерывания циркуляции бурового раствора.To create continuous circulation, a special sub is used (Sub for Continuous Flushing - PNP), which is built into the drill pipe string, and the hydraulic drilling fluid supply system for flushing the well is modified. There is information about the PNP company Managed Pressure Operations International Ltd (MPO), from the journal. "The Time of Coiled Tubing" dated July 24, 2012, in the article: "The MPO company expands the supply of the Non-Stop Driller Continuous Circulation System." According to available information, this PNP contains two valves - one for regulating (open-closed) conventional flushing, the other for supplying the solution through the side port available in the PNP. In conventional drilling, the direct flush valve is open and the side port valve is closed. Drilling fluid flows through the main flushing system and through the upper pipe into the drill string. During the build-up, the drilling fluid is brought to the side of the PNP port by the bypass line of the manifold, the direct flushing channel is blocked by the valve, and the side opens. At the same time, the upper pipe can be disconnected for extension, and the flushing of the well will continue through the side port for flushing the PNP. After building up the drill string, the direct flushing channel through the upper pipe opens again, and the side port is blocked. The bypass line of the manifold is disconnected from the side port of the PNP and well drilling continues. Obviously, a certain amount of EOR equal to the number of extensions is used, each of them is included in the drill pipe string, and is used a second time during the rise, providing continuous flushing of the well without interrupting the circulation of the drilling fluid.
Рассмотрим систему непрерывной промывки на примере технологии и устройств, описанных в патенте США, US 7308952 B2 от 18 дек. 2007 года, автор Semen Iosiphovich Strazhgorodskiy - Underbalanced Drilling Method And Apparatus. Здесь в ПНП, вместо двух клапанов управления потоком, используется один, в виде трехходового шарового крана (ТШК). Схема ПНП с шаровым краном и его принцип действия иллюстрируется Фиг. 1. Два положения ТШК обеспечивают:Consider a continuous flushing system using the technology and devices described in US Pat. No. 7,308,952 B2 as of December 18. 2007 by Semen Iosiphovich Strazhgorodskiy - Underbalanced Drilling Method And Apparatus. Here in the PNP, instead of two flow control valves, one is used, in the form of a three-way ball valve (TSHK). The PNP scheme with a ball valve and its operating principle is illustrated in FIG. 1. Two provisions of TSHK provide:
- на Фиг. 1a - промывку скважины, когда поток бурового раствора (показан стрелками) проходит вдоль оси ПНП - положение 1;- in FIG. 1a - flushing the well when the flow of the drilling fluid (shown by arrows) passes along the axis of the oil flow -
- на Фиг. 1b - ТШК находится в положении, когда открывается боковой порт ПНП, обеспечивая промывку скважины через него (направление потока также показано стрелками) - положение 2.- in FIG. 1b - TShK is in the position when the lateral oil flow port opens, providing flushing of the well through it (the direction of flow is also shown by arrows) - position 2.
Управление краном, т.е. его перевод из положения 1 в положение 2, осуществляется поворотом ключа на 90 градусов, который вставляется в головку штока управления ТШК, выведенную через тело ПНП на его боковую поверхность. Головка штока и отверстие для промывки - боковой порт в ПНП, располагаются в одной плоскости, перпендикулярной продольной оси ПНП. Боковой порт в нерабочем состоянии заглушен пробкой; для обеспечения промывки, в боковой порт ПНП устанавливается специальный патрубок, обеспечивающий герметичность соединения линии промывки с ПНП.Crane control, i.e. its translation from
Гидравлическая схема системы непрерывной промывки показана на Фиг. 2. Обычный режим промывки, т.е. когда ТШК во встроенном в бурильную колонну ПНП открыт для потока жидкости вдоль его оси (положение 1), схематично представлен на Фиг. 2a. На Фиг. 2b схематично представлен режим промывки, когда ТШК находится в положении 2. Манифольд непрерывной промывки включает байпасную линию и краны для переключения потоков - кран 1 и кран 2. В системе имеется также линия сброса давления, включающая шланг сброса, кран сброса и контейнер сброса. Конец байпасной линии оборудован патрубком, герметично соединяющим боковой порт ПНП с байпасной линией манифольда.The hydraulic circuit of the continuous flushing system is shown in FIG. 2. Normal flushing mode, i.e. when the TSH in the EOR integrated into the drill string is open for fluid flow along its axis (position 1), it is shown schematically in FIG. 2a. In FIG. Figure 2b schematically shows the flushing mode when the TSH is in position 2. The continuous flushing manifold includes a bypass line and valves for switching flows -
При наращивании бурильной колонны производятся следующие операции:When building a drill string, the following operations are performed:
- удаляется пробка, заглушающая боковой порт ПНП (на схемах не показано);- removes the plug plugging the side port of the PNP (not shown in the diagrams);
- при помощи патрубка, боковой порт ПНП герметично соединяется с байпасной линией промывки;- by means of a branch pipe, the PNP side port is hermetically connected to the bypass flushing line;
- открывается кран 2, обеспечивая подачу раствора в байпасную линию промывки;- faucet 2 opens, ensuring the supply of solution to the bypass flushing line;
- поворотом ключа, вставляемого в головку штока управления ТШК, он переводится в положение 2, перекрывая доступ бурового раствора из основной линии манифольда и одновременно открывая его подачу в бурильную колонную из байпасной линии;- by turning the key inserted into the head of the TSH control rod, it is transferred to position 2, blocking the access of drilling fluid from the main line of the manifold and at the same time opening its supply to the drill string from the bypass line;
- краном 1 останавливается подача бурового раствора в основную линию манифольда и в верхнюю трубу;-
- отсоединяется верхняя труба от бурильной колонны;- the upper pipe is disconnected from the drill string;
- наращивается одиночка (свеча) с ПНП, ТШК в котором установлен в положении 1;- a loner is growing (candle) with PUP, TShK in which it is installed in
- краном 1 восстанавливается подача бурового раствора в линию манифольда и в верхнюю трубу;-
- ТШК в ПНП переводится в положение 1, перекрывая доступ бурового раствора из байпасной линии манифольда и открывая его подачу в бурильную колонну из основной линии манифольда;- TSH in the oil recovery unit is moved to
- закрывается кран 2 на байпасной линии, прекращая подачу в нее бурового раствора;- the valve 2 is closed on the bypass line, stopping the flow of drilling fluid into it;
- при помощи крана сброса стравливается давление в байпасной линии;- Bypass valve relieves pressure in the bypass line;
- патрубок бокового порта вместе с байпасной линией отсоединяется от ПНП;- the side port pipe, together with the bypass line, is disconnected from the PNP;
- пробка бокового порта ПНП заворачивается на место;- the plug of the PNP side port is wrapped in place;
- продолжается бурение скважины.- Well drilling continues.
Эти известные системы, несмотря на эффективность технологии бурения скважин с непрерывной промывкой, имеют ряд недостатков, которые не позволяют реализовать их преимущества в полной мере и ограничивают их область применения. Основным недостатком рассмотренных устройств является невозможность вращения бурильной колонны при промывке через боковой порт ПНП - при наращивании или подъеме. Действительно, герметичное соединение байпасной линии промывки с боковым портом ПНП при помощи патрубка не позволяет не только вращать бурильную колонну, но может деформировать этот патрубок и боковой порт, или нарушить герметичность соединения даже при небольших смещениях бурильной колонны.These well-known systems, despite the effectiveness of continuous flushing wells, have a number of disadvantages that do not fully realize their advantages and limit their scope. The main disadvantage of the considered devices is the inability to rotate the drill string when flushing through the side port of the PNP - when building or lifting. Indeed, the tight connection of the bypass flushing line to the PNP side port using the nozzle does not only allow the drill string to rotate, but can deform this nozzle and side port, or break the joint tightness even with small displacements of the drill string.
Вместе с тем существует устройство, и оно достаточно широко используется для подачи бурового раствора одновременно с вращением бурильной колонны. Таким устройством является промывочный вертлюг, работу которого проанализируем на примере известного промывочного вертлюга типа ВП-50 (ТУ 3666-008-00221801-98), схематичный чертеж которого представлен на Фиг. 3. Он состоит из корпуса с патрубком для подсоединения к линии промывки с помощью быстросъемного соединения. Внутри корпуса располагается ствол, представляющий собой отрезок трубы, на нижнем конце которого имеется резьба для соединения с колонной бурильных труб, а верхняя часть которого заглушена колпаком. Ствол свободно вращается относительно корпуса благодаря двум шарикоподшипникам, которые закреплены в корпусе при помощи двух крышек. Для защиты подшипников от грязи и пыли в крышках установлены войлочные кольца. Герметизация внутренней полости корпуса вертлюга осуществляется манжетами. При промывке бурильной колонны вертлюг подвешивается на элеваторе за колпак, а грязевой шланг прикрепляется к патрубку для промывки. В стенке ствола вертлюга имеются отверстия, через которые промывочная жидкость из патрубка и полости корпуса вертлюга поступает в ствол и через него в бурильную трубу. Всю нагрузку от веса колонны бурильных труб воспринимает ствол с колпаком.However, there is a device, and it is widely used for supplying drilling fluid simultaneously with the rotation of the drill string. Such a device is a washing swivel, the operation of which is analyzed using the example of a well-known washing swivel of the VP-50 type (TU 3666-008-00221801-98), a schematic drawing of which is presented in FIG. 3. It consists of a housing with a nozzle for connection to the flushing line using a quick-connect. Inside the body is a trunk, which is a pipe segment, at the lower end of which there is a thread for connection with a drill pipe string, and the upper part of which is muffled by a cap. The barrel rotates freely relative to the housing due to two ball bearings, which are fixed in the housing using two covers. Felt rings are installed in the covers to protect the bearings from dirt and dust. Sealing the inner cavity of the swivel body is carried out by cuffs. When flushing the drill string, the swivel is suspended on the elevator by the cap, and the mud hose is attached to the flushing nozzle. In the wall of the swivel shaft there are holes through which flushing fluid from the nozzle and the cavity of the swivel body enters the barrel and through it into the drill pipe. The entire load from the weight of the drill pipe string is absorbed by the barrel with the cap.
Промывочный вертлюг является наиболее близким техническим решением к заявляемому, однако имеющиеся у него ограничения и недостатки не позволяют его использовать в системе непрерывной промывке скважин. К наиболее существенным из них относятся обязательное расположение промывочного вертлюга на верхнем конце бурильной колонны (из-за заглушки-колпака на верхнем конце его ствола), небольшой внутренний диаметр ствола вертлюга, функциональная невозможность и отсутствие в нем механизмов для управления клапаном бокового порта в ПНП. Поэтому, чтобы использовать промывочный вертлюг в системе непрерывной промывки скважин, необходимо устранить указанные недостатки и модифицировать его.Flushing swivel is the closest technical solution to the claimed one, however, its limitations and disadvantages do not allow it to be used in a continuous flushing system. The most significant of them include the obligatory location of the flushing swivel at the upper end of the drill string (due to the cap-cap at the upper end of its trunk), the small inner diameter of the swivel trunk, the functional impossibility and the absence of mechanisms for controlling the side port valve in the oil rig. Therefore, in order to use the swivel swivel in a continuous well flushing system, it is necessary to eliminate these drawbacks and modify it.
Целью предлагаемого изобретения является обеспечение вращения бурильной колонны при промывке скважины через боковой порт переводника непрерывной промывки.The aim of the invention is to ensure the rotation of the drill string when flushing the well through the side port of the sub continuous flushing.
Поставленная цель достигается тем, что модифицированный промывочный вертлюг, содержащий корпус, ствол с отверстиями в его стенке для промывки, патрубок для подачи в корпус бурового раствора, подшипники, обеспечивающие вращение корпуса относительно ствола, манжеты для герметизации зазора между стволом и корпусом, крышки, для крепления всей конструкции к стволу вертлюга и систему непрерывной промывки скважины, включающую переводник непрерывной промывки с боковым портом, клапан бокового порта, механизм управления этим клапаном и систему гидравлической обвязки, обеспечивающую поступление бурового раствора в верхний конец переводника непрерывной промывки и в его боковой порт, расположенный выше стола ротора, ствол модифицированного промывочного вертлюга в осевом направлении выполнен сквозным, а размер внутреннего диаметра ствола обеспечивает соосное размещение ствола и модифицированного промывочного вертлюга в целом на колонне бурильных труб и его беспрепятственное перемещение в этом положении по колонне бурильных труб, по крайней мере, выше стола ротора, причем в корпусе модифицированного промывочного вертлюга выполнено дополнительное отверстие, в котором размещают шток управления клапаном бокового порта в переводнике непрерывной промывки, в зазор между поверхностью этого штока и отверстием в корпусе вертлюга устанавливают уплотнители для герметизации этого зазора, с возможностью возвратно поступательного и вращательного перемещения штока управления в процессе промывки скважины через боковой порт переводника, причем модифицированный промывочный вертлюг, при промывке скважины через боковой порт переводника непрерывной промывки, размещают на этом переводнике, а в остальное время размещают выше стола ротора, соосно с бурильной колонной, причем когда модифицированный промывочный вертлюг располагается на переводнике непрерывной промывки в процессе промывки скважины, в кольцевой зазор между поверхностью этого переводника и внутренней поверхностью ствола модифицированного промывочного вертлюга устанавливают две группы кольцевых уплотнителей для герметизации этого зазора, причем одну из этих групп размещают снизу от бокового порта переводника и от отверстий для промывки в стенке ствола вертлюга, а другую группу - сверху от бокового порта переводника и от тех же отверстий в стенке ствола вертлюга, а в процессе промывки скважины через боковой порт переводника непрерывной промывки, ствол модифицированного промывочного вертлюга закрепляют на переводнике непрерывной промывки, исключая их взаимное смещение или вращение;This goal is achieved in that a modified flushing swivel comprising a housing, a barrel with holes in its wall for flushing, a pipe for supplying drilling fluid to the housing, bearings that rotate the housing relative to the barrel, cuffs to seal the gap between the barrel and the housing, covers, for fastening the entire structure to the swivel shaft and a continuous flushing system for the well, including a continuous flushing sub with a side port, a side port valve, a control mechanism for this valve and a system hydraulic piping, ensuring the flow of drilling fluid to the upper end of the continuous flushing sub and to its lateral port located above the rotor table, the barrel of the modified flushing swivel in the axial direction is made through, and the size of the inner diameter of the barrel provides coaxial placement of the barrel and the modified flushing swivel as a whole on drill pipe string and its unhindered movement in this position along the drill pipe string, at least above the rotor table, and in The modified washing swivel housing has an additional hole in which the side port valve control rod is placed in the continuous flushing sub, seals are installed in the gap between the surface of this rod and the hole in the swivel body to seal this gap, with the possibility of reciprocating and rotational movement of the control rod in the process flushing the well through the lateral port of the sub, and a modified flushing swivel, when flushing the well through the side the port of the continuous flushing sub is placed on this sub, and the rest of the time it is placed above the rotor table, coaxially with the drill string, and when the modified flushing swivel is located on the continuous flushing sub during flushing the well, in the annular gap between the surface of this sub and the inner surface of the barrel modified swivel mounted two groups of O-rings to seal this gap, and one of these groups is placed below the side of the second port of the sub and from the holes for washing in the wall of the swivel barrel, and the other group from the top of the side port of the sub and from the same holes in the wall of the barrel of the swivel, and during the washing of the well through the side port of the continuous washing sub, the barrel of the modified washing swivel is fixed continuous flushing sub, excluding their mutual displacement or rotation;
для герметизации кольцевого зазора между поверхностью переводника с боковым портом и внутренней поверхностью ствола вертлюга, используют надуваемые пакера, один из которых размещают снизу от бокового порта переводника и от отверстий для промывки в стенке ствола вертлюга, а другой - сверху от бокового порта переводника и от тех же отверстий в стенке ствола модифицированного промывочного вертлюга;To seal the annular gap between the surface of the sub with the side port and the inner surface of the swivel barrel, use inflated packers, one of which is placed below the side port of the sub and from the holes for washing in the wall of the swivel barrel, and the other from the top of the side port of the swivel and from those the same holes in the barrel wall of the modified swivel swivel;
для возвратно поступательного перемещения штока управления используют гидравлический привод, содержащий гидроцилиндр с плунжером, причем корпус гидроцилиндра закреплен на корпусе модифицированного промывочного вертлюга;for reciprocating movement of the control rod using a hydraulic actuator containing a hydraulic cylinder with a plunger, and the housing of the hydraulic cylinder is mounted on the housing of the modified washing swivel;
шток управления одновременно является плунжером гидроцилиндра, а рабочей жидкостью в гидроцилиндре - буровой раствор, поступающий на промывку скважины из корпуса модифицированного промывочного вертлюга, гидравлически связанного с гидроцилиндром;the control rod is simultaneously a plunger of the hydraulic cylinder, and the working fluid in the hydraulic cylinder is the drilling fluid supplied to the well flushing from the body of the modified flushing swivel hydraulically connected to the hydraulic cylinder;
для обеспечения соосности между осями штока управления и осью поворотного механизма управления клапаном бокового порта, для крепления ствола модифицированного промывочного вертлюга на переводнике непрерывной промывки используют штифтовые соединения, выполненные в виде прорезей на кромках ствола вертлюга, в которых размещают штифты, закрепленные на теле переводника таким образом, чтобы при неподвижном сочленении ствола вертлюга с переводником, оси штока управления и поворотного механизма управления клапаном бокового порта переводника размещались бы в одной горизонтальной плоскости.to ensure coaxiality between the axes of the control rod and the axis of the rotary control mechanism of the side port valve, for fixing the barrel of the modified swivel swivel on the continuous flushing sub, pin connections are made in the form of slots on the edges of the swivel trunk, in which pins are mounted on the body of the sub in this way so that when the swivel barrel is fixedly attached to the sub, the axis of the control rod and the rotary control mechanism of the side port valve are translated Ika would be placed in one horizontal plane.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими чертежами:The invention is illustrated by the following drawings:
На Фиг. 4 - схематично показан модифицированный промывочный вертлюг.In FIG. 4 is a schematic illustration of a modified swivel swivel.
На Фиг. 5 - схематично показано расположение модифицированного промывочного вертлюга во время бурения скважины.In FIG. 5 is a schematic representation of the location of a modified swivel swivel while drilling a well.
На Фиг. 6 - схематично показано расположение модифицированного промывочного вертлюга во время промывки скважины через боковой порт переводника боковой промывки (наращивание).In FIG. 6 - schematically shows the location of the modified flushing swivel during flushing of the well through the side port of the side flushing sub (extension).
Чертеж модифицированного промывочного вертлюга и варианты его использования в системе непрерывной промывке скважины показаны на Фиг. 4. Здесь схематически представлен собственно модифицированный промывочный вертлюг - МПВ (Фиг. 4a) и он же - в рабочем положении, размещенный на ПНП (Фиг. 4b и 4c); в качестве примера показан ПНП с клапаном в виде ТШК, установленным в положении промывки через боковой порт (положение 2). МПВ состоит из корпуса 1, внутри которого размещается ствол 2, который может вращаться относительно корпуса на подшипниках 3. Кольцевой зазор между полостью корпуса 1 и стволом 2 герметизируется манжетами 4, не препятствуя вращению корпуса 1 относительно ствола 2. Вся эта конструкция крепится к стволу 2 верхней и нижней крышками 5, в которых размещаются войлочные кольца 6, препятствуя попаданию пыли и грязи в подшипники 3. Для подачи бурового раствора в полость корпуса МПВ и далее, через отверстия в стенке ствола МПВ в бурильную колонну, предназначен патрубок 7; отверстие 8 предназначено для размещения в нем штока управления 9. Кольцевые уплотнения 10 герметизируют корпус полости МПВ, в которой движется буровой раствор, поступающий в боковой порт 11 ПНП и далее в бурильную колонну. Гидроцилиндр 12 установлен на шасси 13, которое закреплено на корпусе 1; давление в гидроцилиндр подается по гидравлической линии 14. Плунжер 15 гидроцилиндра 12 перемещает шток управления 9, на конце которого имеется головка ключа 16. Управление поворотом ТШК 17 и, соответственно, боковым портом 11 ПНП, производится при помощи головки поворотного механизма 18, выведенную на поверхность ПНП. Кольцевые уплотнения 19 герметизируют пространство между ПНП и внутренней поверхностью ствола 2; для крепления ствола МПВ на корпусе ПНП 20 используются прорези 21 и штифты 22. На Фиг. 4 с представлен гидравлический привод, где рабочей жидкостью 23 является буровой раствор, поступающий также и в гидроцилиндр 24. В качестве плунжера в этом гидроцилиндре используется шток управления 25. Заглушка 26 предназначена для легкой и быстрой промывки и очистки полости гидроцилиндра 24.A drawing of a modified swivel swivel and options for its use in a continuous well flushing system are shown in FIG. 4. Here, the actually modified washing swivel - MPV (Fig. 4a) is represented schematically and it is also in the working position, placed on the PNP (Fig. 4b and 4c); As an example, an PNP is shown with a valve in the form of a TSH installed in the flushing position through the side port (position 2). MPV consists of a
В сравнении с прототипом - промывочным вертлюгом типа ВП - 50, конструкция МПВ имеет несколько принципиальных отличий. Отсутствие верхней заглушки (колпака) и "правильный" выбор размера внутреннего диаметра ствола 2 МПВ позволили его разместить на теле ПНП соосно с ним, (т.е. "надеть" МПВ на ПНП) и с помощью кольцевых уплотнителей 19, например, в виде O-ring, установленных в кольцевых проточках на теле ПНП, обеспечить герметичное сочленение ствола 2 МПВ с телом ПНП 20, именно в том его месте, где размещается боковой порт промывки 11. Таким образом обеспечивается герметичное сочленение бокового порта промывки 11 ПНП с патрубком 7 МПВ, через который поступает буровой раствор в бурильную колонну при промывке скважины через ПНП. Внутренняя полость МПВ между его корпусом и стволом достаточно объемная с большим кольцевым пространством, что обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление, оказываемое потоку бурового раствора, поступающего из патрубка 7 МПВ через отверстия в стенке его ствола, в боковой порт ПНП. При этом, основная цель изобретения - возможность вращения бурильной колонны в процессе промывки скважины через ПНП обеспечивается основным отличительным свойством промывочного вертлюга - он и предназначен для вращения бурильной колонны при ее промывке через него.In comparison with the prototype - washing swivel type VP - 50, the design of the MPV has several fundamental differences. The absence of an upper plug (cap) and the “correct” choice of the size of the inner diameter of the barrel 2 MPV allowed it to be placed on the PNP body coaxially with it (ie, “put” MPV on the PNP) and using O-
Несмотря на то, что использование кольцевых уплотнителей 19 является простым и достаточно эффективным техническим решением, позволяющим надежно герметизировать кольцевое пространство между ПНП и стволом 2 МПВ, в ряде случаев оно может оказаться недостаточно технологичным и трудно вписываться в конкретный процесс бурения скважин. В этих случаях, для герметизации этого пространства могут быть использованы надувные пакера (сверху и снизу, вместо кольцевых уплотнителей O-ring). Выполняя те же функции и несмотря на усложнение всей конструкции МПВ и его удорожания, в ряде случаев такие пакера могут быть более технологичными и использоваться там, где применение других методов и устройств для герметизации не позволяют условия бурения скважин, свойства бурового раствора, технологические особенности бурения и т.д.Despite the fact that the use of O-
Еще одно принципиальное отличие МПВ от обычного вертлюга - создание в его теле дополнительного отверстия 8 - для ввода-вывода штока управления 9. Это отверстие выполнено в виде втулки бокового отвода на корпусе МПВ, внутри которой располагается шток 9, а кольцевое пространство между штоком управления и втулкой герметизировано кольцевыми уплотнителями 10, которые позволяют штоку 9 совершать возвратно поступательное движение и вращение. Конец штока управления выполнен в виде головки ключа 16, которая будучи сочленена с головкой поворотного механизма управления 18 ТШК (или какого-либо другого клапана бокового порта), выведенной на боковую поверхность ПНП, регулирует положение этого клапана, совершая повороты штока управления. Поступательное движение штока управления необходимо, например, для "подводки" головки ключа 16 к корпусу переводника и ее сочленение с ответной головкой на корпусе 18, и обратно, "отводя" конец штока 9 с головкой 16 от переводника, чтобы не препятствовать вращению ПНП относительно корпуса МПВ.Another fundamental difference between the MPV and the usual swivel is the creation of an additional hole 8 in its body for input / output of the control rod 9. This hole is made in the form of a lateral branch sleeve on the MPV body, inside of which the rod 9 is located, and the annular space between the control rod and the sleeve is sealed with O-
Уплотнения 10 необходимы, чтобы герметизировать внутреннюю полость МПВ, (где располагается конец штока 9 с головкой 16) и которая находится под давлением промывочной жидкости, поступающей в МПВ через патрубок 7, от атмосферного давления на поверхности корпуса МПВ, куда выводится второй конец штока 9. При этом, на шток 9 действует большая "выталкивающая" сила из полости МПВ, равная произведению величины давления промывочной жидкости на площадь поперечного сечения штока, и может достигать нескольких тонн и более. Поэтому, чтобы обеспечить возвратно поступательное движение штока управления 9, недостаточно мускульной силы оператора; для этого используется механизм гидравлического привода в виде гидроцилиндра 12 и плунжера 15, который может развить требуемое усилие. Этот механизм схематически показан на Фиг. 4b - корпус гидроцилиндра установлен на шасси 13, закрепленном на корпусе МПВ, а его плунжер 15 упирается в торец штока 9, создавая требуемое усилие и перемещая шток управления.
Для вращения штока управления таких больших усилий не требуется, поэтому его поворот достаточно легко производится вручную, например, сделав сечение штока шестигранным и поворачивая его обычным гаечным ключом (на чертеже не показано). Управление положением штока управления осуществляется изменением давления в гидравлической линии гидроцилиндра 14 - механизмы, обеспечивающие эти воздействия, на чертеже не показаны.Such large efforts are not required to rotate the control rod, therefore, it is easily rotated manually, for example, by making the cross-section of the rod hexagon and turning it with an ordinary wrench (not shown in the drawing). The position of the control rod is controlled by changing the pressure in the hydraulic line of the hydraulic cylinder 14 - the mechanisms providing these effects are not shown in the drawing.
Учитывая, что давление в полости корпуса МПВ нестабильно - оно равно давлению промывочной жидкости, регулирование положения штока управления представляет собой непростую задачу, что может затруднить и замедлить управление клапаном бокового порта ПНП. Для упрощения и ускорения этого процесса предлагается в качестве рабочей жидкости в гидросистеме гидроцилиндра 24 использовать буровой раствор, поступающий в полость МПВ - как показано на Фиг. 4c. Здесь плунжер и шток управления выполнены в виде единого цилиндрического штока 25; поскольку давление на его концах всегда одинаково, "выталкивающая" сила, действующая на такой шток, будет равна 0, т.е. шток 25 всегда будет находиться в равновесии, независимо от давления промывочной жидкости в полости МПВ. Управлять таким штоком проще и быстрее, а значит, система непрерывной промывки скважины станет более эффективной и надежной.Given that the pressure in the cavity of the MPV casing is unstable - it is equal to the pressure of the flushing fluid, adjusting the position of the control rod is a difficult task, which can complicate and slow down the control of the side port valve of the PNP. To simplify and accelerate this process, it is proposed to use drilling fluid entering the MPV cavity as a working fluid in the hydraulic system of
Механизм герметизации кольцевого пространства между стволом МПВ и ПНП - кольцевые уплотнители 19 типа O-ring или надувные пакеры вместо них обеспечивают под давлением (при промывке скважины чрез боковой порт ПНП) неподвижность соединения герметизируемых частей - ствола МПВ с ПНП. Однако для надежности необходимо обычное механическое соединение, которое должно исключать не только взаимное смещение соединяемых элементов, но и точную фиксацию ствола МПВ на требуемой высоте, обеспечивая соосность штока управления 9, "привязанного" по высоте к стволу МПВ, с осью головки 18 поворотного механизма ТШК и клапана бокового порта, "привязанных" к переводнику 20. В частности, такое соединение может быть штифтовым соединением ствола с прорезями на его кромках 21, с ПНП, в теле которого закрепляются штифты 22, например, как показано на Фиг. 4. При перемещении МПВ по колонне бурильных труб штифты 22 удаляются, а при установке МПВ на ПНП - устанавливаются снова.The sealing mechanism of the annular space between the MPV and PNP barrel - O-
Функционирование МПВ вписывается в систему непрерывной промывки, рассмотренную выше при описании аналогов, и иллюстрируется Фиг. 5 и Фиг. 6.The operation of the MPV fits into the continuous flushing system discussed above in the description of analogues and is illustrated in FIG. 5 and FIG. 6.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В отсутствии наращивания, при обычном бурении скважины с "прямой" промывкой, МПВ располагается соосно бурильной колонне и выше стола ротора, не препятствуя ни вращению верхней трубы, ни ее поступательному движению вверх - вниз, сопровождающему процесс бурения скважины, как показано на Фиг. 5. При наращивании, колонна бурильных труб с ПНП на верхней муфте устанавливается в клиновом захвате на ротор - Фиг. 6.In the absence of build-up, during normal drilling of a well with a “direct” flushing, the MPV is located coaxially with the drill string and above the rotor table, preventing neither the rotation of the upper pipe nor its progressive up-down movement accompanying the well drilling process, as shown in FIG. 5. When building, a drill pipe string with an oil recovery pipe on the upper sleeve is installed in a wedge grip on the rotor - FIG. 6.
В процессе наращивания производятся следующие операции:In the process of building the following operations are performed:
- на тело ПНП в соответствующие канавки устанавливаются кольцевые уплотнители O-ring;- O-ring O-rings are installed on the PNP body in the corresponding grooves;
- на нем же крепится нижний штифт 22, показанный на Фиг. 4b;- the
- удаляется заглушка (если имеется) с бокового порта ПНП;- the plug is removed (if any) from the side port of the PNP;
- МПВ опускается вдоль ПНП вплоть до посадки нижней прорези 21 в стволе вертлюга на нижний штифт 22;- MPV descends along the PNP until the landing of the
- вставляется верхний штифт 22 в верхнюю прорезь 21 и крепится в теле ПНП. При использовании пакерной герметизации их пакерование производится после этого этапа;- the
- при помощи гидроцилиндра шток управления 9 сдвигается к поверхности ПНП и сочленяется с головкой 18 поворотного механизма управления шаровым (или иным) клапаном;- using a hydraulic cylinder, the control rod 9 is shifted to the surface of the PNP and articulated with the
- патрубок 7 МПВ присоединяется к байпасной линии промывки и в него подается буровой раствор;-
- поворотом штока управления открывается клапан бокового порта ПНП и буровой раствор через него поступает в колонну бурильных труб для промывки. Шток управления отводится от поверхности ПНП (в крайнее положение), чтобы не препятствовать вращению ПНП вместе с колонной бурильных труб;- by turning the control rod, the PNP side port valve opens and the drilling fluid through it enters the drill pipe string for flushing. The control rod is diverted from the surface of the oil pipe (to the extreme position) so as not to impede the rotation of the oil pipe along with the drill pipe string;
- перекрывается подача бурового раствора через грязевой шланг и вертлюг;- shuts off the flow of drilling fluid through the mud hose and swivel;
- верхняя резьба ПНП освобождается для наращивания одиночки (свечи);- the upper thread of the PNP is freed to build up a loner (candle);
- после наращивания, операции производятся в обратном порядке - буровой раствор подается в грязевой шланг и вертлюг;- after building, operations are performed in the reverse order - the drilling fluid is fed into the mud hose and swivel;
- если колонна бурильных труб вращалась при наращивании, то корпус МПВ устанавливают в такое положение, чтобы шток управления и головка поворотного механизма управления шаровым клапаном оказались соосны (например, по совпадению предварительно нанесенных рисок на корпус МПВ и на его ствол);- if the drill string rotated during the extension, the MPV body is installed in such a position that the control rod and the head of the rotary ball valve control mechanism are aligned (for example, by coincidence of the previously applied marks on the MPV body and its trunk);
- регулируя давление в гидроцилиндре, шток управления сдвигается к ПНП и (при необходимости поворачивая шток управления гаечным ключом) сочленяется с головкой поворотного механизма управления шаровым клапаном ПНП;- by adjusting the pressure in the hydraulic cylinder, the control rod moves to the PNP and (if necessary, turning the control rod with a wrench) articulates with the head of the rotary mechanism for controlling the PNP ball valve;
- поворотом штока управления закрывается клапан бокового порта ПНП, одновременно открывая прямую линию промывки через верхнее осевое отверстие ПНП. Регулируя давление в гидроцилиндре, шток управления отводится (в крайнее положение) от ПНП;- by turning the control rod, the PNP lateral port valve is closed, while simultaneously opening a straight flushing line through the upper axial opening of the PNP. By adjusting the pressure in the hydraulic cylinder, the control rod is diverted (to the extreme position) from the PNP;
- перекрывается подача бурового раствора в байпасную линию манифольда и в боковой патрубок МПВ;- the flow of drilling fluid is blocked in the bypass line of the manifold and in the lateral branch pipe of MPV;
- байпасная линия отсоединяется от МПВ;- the bypass line is disconnected from the MPV;
- удаляются штифты (верхний и нижний) из тела ПНП;- pins (upper and lower) are removed from the body of the PNP;
- уплотняющий пакер разряжается (при использовании пакерной герметизации);- the sealing packer is discharged (when using packer sealing);
- МПВ сдвигается вверх с поверхности ПНП. Уплотнительные кольца CD-ring вынимаются из канавок на теле ПНП и размещаются в специальной (углубленной) канавке для хранения этих колец в условиях бурения скважины.- MPV moves up from the surface of the PNP. CD-ring sealing rings are removed from the grooves on the body of the oil product and placed in a special (in-depth) groove for storing these rings during well drilling.
Далее, вплоть до следующего наращивания (или подъема бурильной колонны), МПВ располагается соосно бурильной колонне над столом ротора - Фиг. 5.Further, up to the next extension (or rise of the drill string), the MPV is located coaxially with the drill string above the rotor table - FIG. 5.
Таким образом, заявляемый модифицированный промывочный вертлюг может быть использован при непрерывной промывке скважин, обеспечивая при этом возможность вращения бурильной колонны.Thus, the inventive modified flushing swivel can be used for continuous flushing of wells, while providing the possibility of rotation of the drill string.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122944/03A RU2562623C1 (en) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Continuous washing swivel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014122944/03A RU2562623C1 (en) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Continuous washing swivel |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2562623C1 true RU2562623C1 (en) | 2015-09-10 |
Family
ID=54073733
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014122944/03A RU2562623C1 (en) | 2014-06-06 | 2014-06-06 | Continuous washing swivel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2562623C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018136451A1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | Schlumberger Technology Corporation | Continuous circulation system for rotational drilling |
RU183760U1 (en) * | 2018-06-19 | 2018-10-02 | Дмитрий Александрович Безбородый | Swivel rig |
RU185077U1 (en) * | 2018-07-18 | 2018-11-20 | Дмитрий Александрович Безбородый | Swivel rig |
RU2740136C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-11 | Артём Юрьевич Верзаков | Swivel for drilling rig |
RU204763U1 (en) * | 2021-01-20 | 2021-06-09 | Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп" | Flushing swivel |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1204693A1 (en) * | 1983-11-03 | 1986-01-15 | Туркменский Научно-Исследовательский Геолого-Разведочный Институт | Drilling rig for rotary drilling with recirculation flushing |
SU1698417A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-12-15 | Государственный Трест По Осушению Шахт И Разрезов "Союзшахтоосушение" | Swivel |
RU2011786C1 (en) * | 1991-07-22 | 1994-04-30 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Swivel |
US20050269134A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Strazhgorodskiy Semen I | Underbalanced drilling method and apparatus |
RU57341U1 (en) * | 2006-06-06 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Метаросс" | SWIVEL AND SWIVEL SEAL ASSEMBLY |
EP1870558A2 (en) * | 2002-09-09 | 2007-12-26 | Tomahawk Wellhead & Services, Inc. | Top drive swivel apparatus and method |
-
2014
- 2014-06-06 RU RU2014122944/03A patent/RU2562623C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1204693A1 (en) * | 1983-11-03 | 1986-01-15 | Туркменский Научно-Исследовательский Геолого-Разведочный Институт | Drilling rig for rotary drilling with recirculation flushing |
SU1698417A1 (en) * | 1989-04-04 | 1991-12-15 | Государственный Трест По Осушению Шахт И Разрезов "Союзшахтоосушение" | Swivel |
RU2011786C1 (en) * | 1991-07-22 | 1994-04-30 | Акционерное общество открытого типа "Уральский завод тяжелого машиностроения" | Swivel |
EP1870558A2 (en) * | 2002-09-09 | 2007-12-26 | Tomahawk Wellhead & Services, Inc. | Top drive swivel apparatus and method |
US20050269134A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Strazhgorodskiy Semen I | Underbalanced drilling method and apparatus |
RU57341U1 (en) * | 2006-06-06 | 2006-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Метаросс" | SWIVEL AND SWIVEL SEAL ASSEMBLY |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Вертлюг промывочный ВП-50 ТУ 3666-008-00221801-98, 2001. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018136451A1 (en) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | Schlumberger Technology Corporation | Continuous circulation system for rotational drilling |
US10822908B2 (en) | 2017-01-18 | 2020-11-03 | Schlumberger Technology Corporation | Continuous circulation system for rotational drilling |
RU183760U1 (en) * | 2018-06-19 | 2018-10-02 | Дмитрий Александрович Безбородый | Swivel rig |
RU185077U1 (en) * | 2018-07-18 | 2018-11-20 | Дмитрий Александрович Безбородый | Swivel rig |
RU2740136C1 (en) * | 2020-06-11 | 2021-01-11 | Артём Юрьевич Верзаков | Swivel for drilling rig |
RU204763U1 (en) * | 2021-01-20 | 2021-06-09 | Управляющая компания общество с ограниченной ответственностью "ТМС групп" | Flushing swivel |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8590640B2 (en) | Apparatus and method to maintain constant fluid circulation during drilling | |
RU2562623C1 (en) | Continuous washing swivel | |
RU2552743C2 (en) | Device and method of drilling with continuous bit rotation and continuous drill mud supply | |
RU2610054C2 (en) | Plant providing drilling fluid continuous circulation during drilling | |
CA2373515C (en) | Drilling system | |
EP2156006B1 (en) | A device for a top drive drilling machine for continuous circulation of drilling mud | |
RU2641057C2 (en) | Device to provide continuous circulation of drilling mud and corresponding plant | |
US8276668B2 (en) | Method and device for cleaning and sealing a well | |
EP3332081B1 (en) | Diverter for drilling operation | |
NO328189B1 (en) | Movable gasket on a casing | |
US10119355B2 (en) | Releasing a well drop |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200607 |