RU60121U1 - Устройство для вибрационного бурения скважин - Google Patents

Abstract

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин. Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус, ниппель, установленный внутри корпуса и шток, размещенный внутри ниппеля, при этом шток имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ниппеля с корпусом. Шток выполнен глухим, а ниппель снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем. Ниппель снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой, относительно которой шток подпружинен посредством пружины и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении. Сверху к корпусу соосно и жестко присоединен генератор импульса, состоящий из кожуха и сердечника, причем сердечник герметично установлен в кожух и подпружинен вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха. Генератор импульса преобразует пульсацию жидкости в соосные малоамплитудные колебания на компоновке бурильного инструмента, тем самым, способствуя снижению сил трения. Результатом чего является улучшение передачи нагрузки, то есть обеспечивается плавность подачи нагрузки на долото и снижение крутильных напряжений в колонне, особенно при наклонно-направленном бурении, что приводит к повышению срока службы долота. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связанного с возможностью само промывки устройства в процессе работы, а возможность применения устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности. 1 илл. на 1 л.

Description

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин.

Известно устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2239043, Е 21 В 7/24, опубл. БИ №30 от 27.10.2004 г.), включающее корпус, поршни, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом и образования совместно с перегородками и уплотнениями замкнутых гидравлических камер, клапан и шток, имеющий канал, при этом один из поршней установлен над штоком и имеет проходной канал прямоугольного сечения, внутри которого расположен клапан, выполненный в виде установленного на оси маятника, верхний торец которого выполнен в виде лопасти, а нижний-заодно с тарелкой, которая установлена с возможностью периодического перекрытия канала штока.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2258791, Е 21 В 7/24, опубл. в БИ №23 от 20.08.2005 г.), содержащее корпус, шток с проходным каналом, ниппель и шпонку, при этом устройство снабжено поршнями, каждый из которых установлен внутри защитной втулки, закрепленной в корпусе, и снабжен конфузором, диффузором и соплом, образующим струйный насос, всасывающий канал которого соединен с подпоршневой полостью, причем в проходном канале штока для размещения в нем шара выполнено седло с возможностью частичного протекания жидкости под шаром, а в штоке выполнены отводы для изменения направления потока жидкости на 180° и каналы, соединяющие зоны разрушения породы с зонами разряжения, создаваемыми обратной струей жидкости из отводов.

Как прототипу, так и аналогу в той или иной мере присущи общие недостатки:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;

- во вторых, конструкция устройства не позволяет производить бурение скважин малого диаметра;

в-третьих, устройство в процессе работы загрязняется и не промывается, в связи с чем ухудшается эффективность его работы.

в-четвертых, жесткая подача нагрузки на долото сокращает его срок службы.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение срока службы долота, а также повышение эффективности работы устройства с возможностью его применения при бурении скважин малого диаметра.

Указанная задача решается устройством для вибрационного бурения скважин, содержащим корпус, ниппель, установленный внутри корпуса и шток, размещенный внутри ниппеля, при этом шток имеет возможность осевых перемещений относительно ниппеля с корпусом.

Новым является то, что шток выполнен глухим, а ниппель снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем, при этом ниппель снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой относительно которой шток подпружинен и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении, при этом сверху корпус соосно и жестко оснащен генератором импульса, состоящим из кожуха и полого сердечника, причем полый сердечник герметично установлен в кожух и подпружинен вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха.

На фигуре изображено предлагаемое устройство для вибрационного бурения скважин.

Устройством для вибрационного бурения скважин содержит корпус 1, ниппель 2, установленный внутри корпуса 1 и шток 3, размещенный внутри ниппеля 2, при этом шток 3 имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ниппеля 2 с корпусом 1. Шток 3 выполнен глухим, а ниппель 2 снабжен верхним 4 и нижним 5 рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала 6, выполненного между корпусом 1 и ниппелем 2. Ниппель 2 снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой 7, относительно которой шток 3 подпружинен посредством пружины 8 и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 в исходном положении.

Сверху корпус 1 соосно и жестко оснащен генератором импульса 9, состоящим из кожуха 10 и полый сердечника 11, причем полый сердечник 11 герметично установлен в кожух 10 и подпружинен посредством пружины 12 вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха 10.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем на верхний конец полого сердечника 11 генератора импульса 9 наворачивают нижний конец турбобура 13, а в нижний конец корпуса 1 вворачивают долото 14 (например, истирающее), имеющее центральный канал 15 и истирающую рабочую поверхность 16. С целью исключения «поршневания» в процессе работы устройства кожух 10 оснащен технологическим отверстием 17.

Устройство на конце бурильной колонны труб (на фиг. не показано) спускают в скважину в интервал бурения. После чего восстанавливают циркуляцию жидкости через колонну бурильных труб и турбобур 13, при этом поток жидкости, достигнув устройства

попадает внутрь полого сердечника 11 и далее через внутреннее пространство кожуха 10 генератора импульса 9 попадает внутрь корпуса 1. Давление жидкости внутри корпуса 1 и внутреннем пространстве 18 кожуха 10 генератора импульса 9 повышается.

Поток жидкости внутри корпуса 1 оказывает воздействие сверху на шток 3. Одновременно с этим поток жидкости во внутреннем пространстве 18 кожуха 10 генератора импульса 9 воздействует снизу на нижний торец полого сердечника 11, сжимая пружину 12, что приводит к перемещению полого сердечника 11, турбобура 13 и соответственно всей компоновки бурильного инструмента вверх, то есть генератор импульсов 9 увеличивается в длине, при этом шток 3, сжимая пружину 8 опускается вниз относительно ниппеля 2 с корпусом 1 до тех пор, пока не откроется верхний ряд радиальных отверстий 4, который был перекрыт штоком 3 в исходном положении, при этом перемещение вверх полого сердечника 11 в кожухе 10 генератора импульса 9, турбобура 13 и соответственно всей компоновки бурильного инструмента прекращается и полый сердечник 11 жестко соединенный с турбобуром 13 за счет возвратной силы пружины 12 опускаются вниз и возвращается в исходное положение, то есть генератор импульсов 9 сокращается в длине.

В этот момент поток жидкости, через открывшийся под действием давления жидкости верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 по перепускному каналу 6 сквозь нижний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2 попадает в центральный канал 15 долота 14 и далее на истирающую рабочую поверхность 16, при этом давление жидкости над штоком 3 падает, и последний за счет возвратной силы пружины 8 возвращается обратно, перекрывая верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2. Циркуляцию жидкости продолжают, при этом давление жидкости во внутренней пространстве 18 кожуха 10 генератора импульса 9 и над штоком 3 внутри корпуса 1 вновь возрастает. В дальнейшем описанный выше цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства. Частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости.

Генератор импульса преобразует пульсацию жидкости в соосные малоамплитудные колебания на компоновке бурильного инструмента, тем самым, способствуя снижению сил трения. Результатом чего является улучшение передачи нагрузки, то есть обеспечивается плавность подачи нагрузки на долото и снижение крутильных напряжении в колонне, особенно при наклонно-направленном бурении, что приводит к повышению срока службы долота.

Предлагаемое, устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связанного с возможностью само промывки устройства в процессе работы, а возможность применения устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности.

Claims (1)

1. Устройство для вибрационного бурения скважин, содержащее корпус, ниппель, установленный внутри корпуса и шток, размещенный внутри ниппеля, при этом шток имеет возможность осевых перемещений относительно ниппеля с корпусом, отличающееся тем, что шток выполнен глухим, а ниппель снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем, при этом ниппель снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой, относительно которой шток подпружинен и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении, при этом сверху корпус соосно и жестко оснащен генератором импульса, состоящим из кожуха и полого сердечника, причем полый сердечник герметично установлен в кожух и подпружинен вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха.