Устройство для вибрационного бурения скважин

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. Ниппель снабжен рядом радиальных отверстий, а снизу заглушен заглушкой. Шток выполнен дифференциальным кольцевым и подпружинен снизу. Ряд радиальных отверстий ниппеля и внутреннее пространство дифференциального кольцевого штока сообщаются между собой в рабочем положении посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем. В исходном положении снизу в перепускном канале находится верхняя ступень дифференциального кольцевого штока. В корпусе выполнены радиальные каналы, сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью дифференциального кольцевого штока с наружным пространством устройства. В процессе работы устройства происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости. В результате шарошечное долото совершает только вибрационные колебания, исключая ударные нагрузки, что значительно продлевает срок службы долота. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связано с возможностью промывки устройства в процессе работы, а возможность спуска на гибкой трубе и использование устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности. 1 илл. на 1 л.

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

Известно устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2239043, Е21В 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, Е21В 7/24, опубл. 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 степени присущи общие недостатки:

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

- во вторых, конструкция устройства не позволяет производить бурение скважин малого диаметра и спускать устройство на гибкой трубе;

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

- в-четвертых, устройство создает ударные нагрузки на долото, что ведет к его быстрой поломке и соответственно выходу из строя;

- в-пятых, не возможна работа устройства при спуске его на гибкой трубе.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, исключение ударных нагрузок на долото в процессе работы устройства и повышение эффективности его работы, а также возможность спуска устройства на гибкой трубе и использования устройства при бурении скважин малого диаметра.

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

Новым является то, что ниппель снабжен рядом радиальных отверстий, а снизу заглушен, причем шток выполнен дифференциальным кольцевым и подпружинен снизу, при этом ряд радиальных отверстий ниппеля и внутреннее пространство дифференциального кольцевого штока сообщаются между собой в рабочем положении перепускным каналом, выполненным между корпусом и ниппелем, причем в исходном положении снизу в перепускном канале находится верхняя ступень дифференциального кольцевого штока, при этом в корпусе выполнены радиальные каналы, сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью дифференциального кольцевого штока с наружным пространством устройства.

На фигуре изображено предлагаемое устройство для вибрационного бурения скважин.

Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус 1, ниппель 2, установленный внутри корпуса 1, шток 3, имеющий возможность осевых перемещений относительно ниппеля 2 с корпусом 1.

Ниппель 2 снабжен рядом радиальных отверстий 4, а снизу заглушен заглушкой 5. Шток 3 выполнен дифференциальным кольцевым и подпружинен снизу посредством пружины 6. Ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 и внутреннее пространство 7 дифференциального кольцевого штока 3 сообщаются между собой в рабочем положении посредством перепускного канала 8, выполненного между корпусом 1 и ниппелем 2.

В исходном положении снизу в перепускном канале 8 находится верхняя ступень 9 дифференциального кольцевого штока 3.

В корпусе выполнены радиальные каналы 10, сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью 11 дифференциального кольцевого штока 3 с наружным пространством устройства.

Устройство работает следующим образом.

Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем на верхний конец корпуса 1 вворачивают в нижний конец винтового забойного двигателя (ВЗД) 12, а в нижний конец корпуса 1 вворачивают долото 13 (например, шарошечное), имеющее центральный канал 14.

Устройство на конце гибкой трубы или бурильной колонны труб (на фиг. не показано) спускают в скважину в интервал бурения.

После чего восстанавливают циркуляцию жидкости в колонне бурильных труб через ВЗД 12 и начинают бурение, при этом поток жидкости, достигнув устройства через верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 попадает в перепускной канал 8, где давление жидкости возрастает. Давление жидкости оказывает воздействие на верхнюю ступень 9 дифференциального кольцевого штока 3, в результате последний, сжимая пружину 6 опускается вниз относительно корпуса 1 до тех пор, пока ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 и внутреннее пространство 7 дифференциального кольцевого штока 3 не сообщаться между собой посредством перепускного канала 8, при этом поток жидкости по перепускному каналу 8 попадает во внутреннее пространство 7 дифференциального кольцевого штока 3 и через центральный канал 14 долота 13 попадает на шарошки 15, при этом дифференциальный кольцевой шток 3 занимает рабочее положение.

Закачку жидкости в колонну бурильных труб продолжают не прерывно. В результате давление над и под заглушкой 5 ниппеля 2 выравнивается и дифференциальный кольцевой шток 3 за счет возвратной силы пружины 6 возвращается обратно, при этом верхняя ступень 9 дифференциального кольцевого штока 3 перекрывает снизу перепускной канал 8, при этом радиальные каналы 10, сообщающие пространство над нижней ступенью 11 дифференциального кольцевого штока 3 с наружным пространством устройства оказывают дополнительный подпор на дифференциальный кольцевой шток 3 при возврате последнего в исходное положение.

Жидкость в устройство по колонне бурильных труб продолжают нагнетать, при этом давление жидкости над дифференциальным кольцевым штоком 3 в перепускном канале 8 вновь возрастает.

В дальнейшем цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости. В результате шарошечное долото совершает только вибрационные колебания, исключая ударные нагрузки, а это продлевает срок службы долота.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связано с возможностью промывки устройства в процессе работы, а возможность спуска на гибкой трубе и использование устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности.

Устройство для вибрационного бурения скважин, содержащее корпус, ниппель, установленный внутри корпуса, шток, имеющий возможность осевых перемещений относительно ниппеля с корпусом, отличающееся тем, что ниппель снабжен рядом радиальных отверстий, а снизу заглушен, причем шток выполнен дифференциальным кольцевым и подпружинен снизу, при этом ряд радиальных отверстий ниппеля и внутреннее пространство дифференциального кольцевого штока сообщаются между собой в рабочем положении перепускным каналом, выполненным между корпусом и ниппелем, причем в исходном положении снизу в перепускном канале находится верхняя ступень дифференциального кольцевого штока, при этом в корпусе выполнены радиальные каналы, сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью дифференциального кольцевого штока с наружным пространством устройства.