Устройство для бурения скважин

Полезная модель относится к технике бурения скважин.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение производительности за счет увеличения механической скорости проходки и улучшения очистки забоя.

Поставленная техническая задача решается описываемым устройством для бурения скважин, содержащим корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, не менее трех активных сопл, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального вертикального канала и сообщающихся с ним с помощью наклоненных подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с нижним торцом частью корпуса посредством вертикальных соединительных каналов.

Новым является то, что подводящие каналы выполнены прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси центрального вертикального канала, отношение величин диаметров вертикальных соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру вертикального соединительного канала составляет 0,18-0,35, причем углы наклона осей камер смешения составляют 5-40°.

Полезная модель относится к технике бурения скважин.

Известно устройство для бурения скважин, содержащий привод вращения, породоразрушающий инструмент, связанный с ним переводник с каналом подвода промывочной жидкости и размещенный в канале отвода промывочной жидкости (А.с. СССР 1263803, кл. Е21В 21/00, опубл. 15.10.1986, бюл. 38).

Известен наддолотный гидроэлеватор, содержащий корпус с размещенными в нем струйными насосами, сопла которых связаны с каналом для подачи промывочной жидкости, а диффузоры - с призабойным пространством, уплотнительный элемент для перекрытия затрубного пространства, размещенный на корпусе (А.с. СССР 1276799, кл. Е21В 21/00, опубл. 15.12.1986, бюл. 46).

Недостатками данных устройств являются низкая механическая скорость проходки и недостаточная эффективность при очистке забоя от выбуренной породы.

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение производительности за счет увеличения механической скорости проходки и улучшения очистки забоя.

Поставленная техническая задача решается описываемым устройством для бурения скважин, содержащим корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, не менее трех активных сопл, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального вертикального канала и сообщающихся с ним с помощью наклоненных подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с нижним торцом частью корпуса посредством вертикальных соединительных каналов.

Новым является то, что подводящие каналы выполнены прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси центрального вертикального канала, отношение величин диаметров вертикальных соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру вертикального соединительного канала составляет 0,18-0,35, причем углы наклона осей камер смешения составляют 5-40°.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 представлено устройство для бурения скважин (тонкими линиями показаны стенки скважин и прикрепленные к гидронасосу сверху и снизу элементы колонны), общий вид;

- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;

- на фиг.3 - узел I на фиг.1.

Устройство для бурения скважин содержит корпус 1 с выполненным в нем центральным вертикальным каналом 2 для подачи промывочной жидкости в зону Б работы долота. С центральным вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1 наклоненные прямолинейные подводящие каналы 3, заканчивающиеся соплами 4 и камерами смешения 5.

Каждое из сопл 4, снабженных наклоненным прямолинейным подводящим каналом 3, в совокупности с камерой смешения 5 образует струйный насос, предназначенный для транспортирования промывочной жидкости, содержащей измельченную выбуренную породу из зоны работы долота Б в зону А, расположенную сверху от устройства для бурения скважин.

Устройство для бурения скважин может содержать три и более струйных насоса в зависимости от диаметра долота.

Каждая из камер смешения 5 сообщается с зоной Б посредством вертикального соединительного канала 6, конец которого выходит на нижний торец 7 корпуса 1. При этом отношение величины диаметра вертикального соединительного канала 6 (величины d₁ ) к величине диаметра камеры смешения 5 (величине d₂ ) составляет от 0,4 до 1,0.

Отношение величины минимального диаметра отверстия сопла 4 (величины d₃ ) к величине диаметра вертикального соединительного канала 6 (величины d₁) в предложенном устройстве для бурения скважин составляет при нормальной плотности промывочной жидкости от 0,18 до 0,35.

В качестве возможных вариантов исполнения устройства для бурения скважин предлагается выполнить входящие в него струйные насосы с 50% углами наклона , определяемыми в зависимости от характера горных пород и составляющими угол 5-40°.

Такое выполнение устройства с различными углами наклона позволяет дополнительно влиять на процесс кольматации стенок скважины и повышать, тем самым, производительность бурения за счет создания дополнительной репрессии на разбуриваемый пласт.

Устройство для бурения скважин работает следующим образом.

В составе компоновки бурильной колонны устройство для бурения скважин спускают в скважину и подают в зону работы долота Б через центральный вертикальный канал 2 промывочную жидкость.

Одновременно часть промывочной жидкости из центрального вертикального канала 2 попадает в наклоненные прямолинейные подводящие каналы 3 и через сопла 4 подводится к камерам смешения 5, откуда она поступает в пространство А над устройством для бурения скважин. При этом за счет эжектирующей способности струй жидкости, движущихся в камерах смешения 5, промывочная жидкость с содержащейся измельченной породой транспортируется по вертикальным соединительным каналам 6 из зоны Б и выбрасывается в зону А. Прямолинейная форма каналов 3 и 6 обеспечивает минимальные потери на гидравлические сопротивления. После выхода струй из камер смешения 5 в зону А над устройством для бурения скважин происходит их взаимодействие со стенками скважины, при этом стенки скважины в зоне А кольматируются выбуренной породой, и одновременно возникает эффект эжекции в зазоре между боковой цилиндрической поверхностью корпуса 1 и стенкой скважины (направление струй промывочной жидкости показано стрелками на фиг.1).

Предлагаемое устройство для бурения скважин по сравнению с известными более многофункционален и позволяет в зависимости от реализуемой на долоте гидравлической мощности соответственно снижать дифференциальное давление, что влечет за собой увеличение механической скорости проходки.

Устройство для бурения скважин, содержащее корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, не менее трех активных сопл, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального вертикального канала и сообщающихся с ним с помощью наклоненных подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с нижним торцом частью корпуса посредством вертикальных соединительных каналов, отличающееся тем, что подводящие каналы выполнены прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси центрального вертикального канала, отношение величин диаметров вертикальных соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру вертикального соединительного канала составляет 0,18-0,35, причем углы наклона осей камер смешения составляют 5-40°.