Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины
Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой при бурении скважин. Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, включающее корпус, механизм гидравлического сопротивления, который гидравлического сопротивления выполнен в виде многоступенчатой турбины. Состоит из комплекта дисков статоров, соединенных с корпусом и жестко скрепленных между собой, комплекта дисков роторов, установленных на валу и жестко скрепленных между собой. По окружности проточной части дисков статоров и дисков роторов установлены лопатки, таким образом, что образуют по всей длине комплекта дисков статоров по меньшей мере один открытый или закрытый сквозной канал, а по всей длине комплекта дисков роторов по меньшей мере один закрытый или открытый канала соответственно. Каналы дисков статоров и роторов циклически совмещаются и разобщаются при вращении дисков ротора. 3 ил.
Полезная модель относится к буровой технике и может быть использована в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой при бурении скважин.
Известно устройство - наддолотный эжекторный насос (ЭЖГ), состоящий из корпуса, в котором сопла соосные с соплами камер смешения, камеры сообщены с торцевой частью ЭЖГ посредством сквозных соединительных каналов (Евстифеев С.В. Применение наддолотноо эжекторного насоса. // НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. № 7-8, 1995 ВНИИОЭНГ).
ЭЖГ спускают в скважину, навернув на долото. Часть раствора из бурильной колонны поступает ЭЖГ и создает при выходе из него в затрубное пространство эжекционный эффект, который помогает более эффективно оторвать от забоя уже разбуренные частицы и этим улучшить процесс бурения. Однако устройство при применении оказывается не достаточно эффективным, так как струи, выходя из ЭЖГ, попадают в поток жидкости, вращающейся вслед за вращением долота, и теряют свою направленность и эжектирующую способность.
Известно другое устройство (Паневник А.В. Пульсирующая промывка призабойной зоны. // НТЖ. Газовая промышленность, № 13, 2000 г.), применяющееся с целью создания пульсирующей промывки забоя скважины, уменьшая вероятность образования наддолотного сальника, очищая забой.
Пульсирующая промывка осуществляется при совместной работе скважинного струйного насоса и переменного гидравлического сопротивления, выполненного в виде шарового вибратора.
Устройство состоит из корпуса, в котором размещен
разделительный блок потока, состоящий из струйного насоса и вибратора. Поток бурового раствора с расходом Q подается к устройству по бурильной колонне. В устройстве происходит разделение потока. Одна часть - меньшая идет к струйному насосу, другая - через вибратор к долоту.
Недостатком устройства является беспорядочная несистемная пульсирующая промывка забоя. Эффективность устройства становится низкой при очистке забоя и воздействии на породу забоя.
Техническая задача полезной модели - повышение эффективности воздействия промывкой бурового раствора на забой за счет циклического концентрирования гидравлической энергии, подаваемой потоком раствора на забой.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в устройстве для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, включающем корпус с размещенным в нем механизмом гидравлического сопротивления, согласно полезной модели последний выполнен в виде многоступенчатой турбины, содержащей комплект дисков статоров, соединенных с корпусом и жестко скрепленных между собой, и комплект дисков роторов, установленных на валу и жестко скрепленных между собой, причем по окружности проточной части дисков статоров и роторов установлены лопатки с образованием по всей длине комплекта дисков статоров, по меньшей мере, одного открытого или закрытого сквозного канала, а по всей длине комплекта дисков роторов, по меньшей мере, одного закрытого или открытого канала соответственно, циклически совмещающихся и разобщающихся при вращении дисков ротора.
Выполнение в предлагаемом устройстве для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины механизма гидравлического сопротивления в виде многоступенчатой турбины, содержащей комплекты дисков статоров и роторов с выполненными в них сквозными открытыми и закрытыми каналами, которые при вращении дисков роторов циклически
совмещаются и разобщаются, приводит к созданию высокого направленного гидроимпульса, так как при распределении давления в сквозных каналах циклически создается поток бурового раствора, концентрирующий гидравлическую энергию большей части всего потока.
Использование указанных отличительных признаков в сочетании с известными позволяет, по сравнению с прототипом, повысить эффективность воздействия промывкой бурового раствора на забой и использовать предлагаемое устройство для бурения через глиносодержащие породы высокой плотности с тиксотропными свойствами, плохо поддающиеся разрушению.
На фиг.1 изображено устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, встроенное в колонну бурильных труб.
На фиг.2 показано предлагаемое устройство, например, с тремя открытыми каналами в дисках статоров и тремя закрытыми каналами в дисках роторов в момент, когда каналы дисков статоров совмещены с каналами дисков роторов.
На фиг.3 показано предлагаемое устройство, например, с тремя открытыми каналами в дисках статоров и тремя закрытыми каналами в дисках роторов в момент, когда каналы дисков статоров открыты, а закрытые каналы дисков роторов перекрывают часть фильтрационной поверхности лопаток дисков статоров.
Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины включает корпус 1, размещенный в нем механизм гидравлического сопротивления, выполненный в виде многоступенчатой турбины, содержащей комплект дисков статоров 2, комплект дисков роторов 3, вал 4, упорные втулки 5 и переводник 6. Диски роторов 3 установлены на валу 2 и зафиксированы относительно вала 4 шпонкой 7. Диски статоров 2 жестко закреплены на корпусе 1 с помощью упорной втулки 5 и зафиксированы между собой штырями 8. По проточной части дисков статоров 2 лопатками образован по меньшей мере один сквозной проточный канал 9, а по проточной части
дисков роторов 3 лопатками образован по меньшей мере один сквозной проточный канал 10. Каналы 9 и 10 могут быть как открытыми, так и закрытыми. При этом, если канал 9 выполнен открытым, то канал 10 выполнен закрытым.
Работа устройства происходит следующим образом.
Устройство в собранном виде (фиг.1) устанавливается между двумя трубами в бурильной колонне или же между УБТ и долотом или между забойным двигателем и долотом. Механизм гидравлического сопротивления в виде многоступенчатой турбины может изготавливаться с различным количеством сквозных открытых и закрытых каналов в комплектах дисков статоров и роторов.
Количество открытых и закрытых сквозных каналов в дисках статоров 2 и роторов 3 определяет при вращении дисков роторов 3 частоту импульсов.
Работа устройства показана на примере, где в системе роторов 3, например, три канала 10 закрытых, в системе статоров 2, например, три канала 9 открытых (фиг.2 и 3). При прокачивании бурового раствора диски роторов 3 совместно с валом 4 начинают вращаться. При вращении циклично происходит совмещение и разобщение открытых каналов 9 дисков статоров 2 и закрытых каналов 10 дисков роторов 3. При перекрытии открытых каналов 9 закрытыми каналами 10 происходит резкое повышение давления. Расход жидкости при этом происходит по фильтрационной поверхности 11 лопаток дисков статоров 2 и дисков роторов 3.
После того, как открытые каналы 9 разобщаются с закрытыми каналами 10, давление резко снижается. Закрытые каналы 10 дисков роторов 3 перекрывают часть фильтрационной поверхности 11 лопаток дисков статоров 2. При этом происходит создание гидроимпульса. Таким образом, происходит цикличное изменение давления, и гидроимпульс периодически поступает на забой.
Частота вращения вала 2 многоступенчатой турбины, так же как и количество открытых и закрытых каналов определяет частоту
гидроимпульсов.
Предлагаемое устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины в отличие от прототипа позволяет использовать его при бурении через плотные глиносодержащие породы с тиксотропными свойствами, которые под воздействием зубьев долота релаксируют, плохо поддаются разрушению. Пульсирующий поток бурового раствора на забое создает волновое воздействие на релаксирующую под воздействием долота породу, проникая в микротрещины и отрывая частицы породы от забоя. Породы с тиксотропными свойствами встречаются на разных глубинах: от 1000 до 3000 м и более и отличаются повышенными прочностными характеристиками, плотностью, глиносодержанием.
Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является его надежность работы благодаря применению многоступенчатой турбины для формирования единого потока бурового раствора к долоту и создания направленных гидримпульсов к забою, за счет выполнения открытых и закрытых каналов в проточной части дисков статоров и роторов, и осуществления при вращении дисков роторов циклического совмещения и разобщения открытых и закрытых каналов в турбине.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность воздействия промывкой бурового раствора на забой за счет циклического концентрирования гидравлической энергии, подаваемой потоком бурового раствора на забой.
Устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, включающее корпус с размещенным в нем механизмом гидравлического сопротивления, отличающееся тем, что механизм гидравлического сопротивления выполнен в виде многоступенчатой турбины, содержащей комплект дисков статоров, соединенных с корпусом и жестко скрепленных между собой, и комплект дисков роторов, установленных на валу и жестко скрепленных между собой, причем по окружности проточной части дисков статоров и дисков роторов установлены лопатки с образованием по всей длине комплекта дисков статоров по меньшей мере одного открытого или закрытого сквозного канала, а по всей длине комплекта дисков роторов по меньшей мере одного закрытого или открытого канала соответственно, циклически совмещающихся и разобщающихся при вращении дисков ротора.
