НАДДОЛОТНЫЙ ЭЖЕКТОРНЫЙ НАСОС Российский патент 1994 года по МПК F04F5/10 

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано в компоновках бурильных колонн для улучшения очистки забоя от выбуренной породы.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является наддолотный эжекторный гидронасос, содержащий корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом для подачи к долоту промывочной жидкости, не менее трех активных сопел, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, оси камер смещения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4 - 1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет величину 0,18-0,35.

При использовании эжекторного гидронасоса, содержащего активные сопла, равномерно расположенные по окружности, создается симметричный поток промывочной жидкости, направленный от забоя скважины вверх. При этом для получения высокой механической скорости требуется применение гидромоторных долот. Использование долот с центральной промывкой или алмазных долот не позволяет применять этот эжекторный гидронасос, так как за счет симметричных потоков не происходит удаления шлама из под долота.

Для полного удаления шлама из-под зубьев долота необходим асимметричный, направленный поток жидкости, но существующие конструкции долот, особенно конструкции их промывочных каналов, ввиду симметричности их расположения в долоте не позволяют сделать этого.

При бурении в зонах поглощений необходим малый расход промывочной жидкости, но применение любых типов долот не позволяет сделать этого, так как при снижении расхода промывочной жидкости происходит резкое снижение механической скорости бурения и ухудшается температурный режим работы долот, что приводит к снижению технико-экономических показателей бурения.

Цель изобретения ^_ повышение механической скорости бурения за счет формирования направленных потоков промывочной жидкости в зоне работы долота и снижения дифференциального давления, улучшение температурного режима работы долот за счет создания интенсивной местной циркуляции и возможность бурения при малых расходах промывочной жидкости в зонах поглощений.

Для этого в наддолотном эжекторном насосе, содержащем корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом для подачи к соплам струйных насосов промывочной жидкости, одно и более активных сопел, асимметрично расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет величину 0,18 - 0,35. Возможно выполнение в корпусе наддолотного эжекторного насоса от одного и более сквозных каналов, соединяющих пространство над насосом и под ним.

На фиг. 1 представлен общий вид наддолотного эжекторного насоса; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Насос содержит корпус 1 с выполненным в нем центральным вертикальным каналом 2 для подачи к соплам струйных насосов промывочной жидкости. С центральным вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1, наклоненные прямолинейные подводящие каналы 3, заканчивающиеся соплами 4 и смесительными камерами 5.

Каждое из сопел 4, снабженное наклонным подводящим каналом 3, вместе со смесительной камерой 5 образует струйный насос, предназначенный для транспортирования промывочной жидкости, содержащей измельченную выбуренную породу, из зоны б работы долота в зону а, расположенную сверху от наддолотного эжекторного насоса. Устройство может содержать одно и более описанных струйных насосов в зависимости от диаметра долота. Каждая из смесительных камер 5 сообщается с зоной б посредством прямолинейного соединительного канала 6, конец которого выходит на нижний торец 7 корпуса 1 эжекторного насоса.

В качестве возможных вариантов выполнения заявляемого устройства предлагается выполнить в корпусе 1 насоса сквозные каналы 8, соединяющие пространство б под насосом с пространством а над ним.

Наддолотный эжекторный насос работает следующим образом.

В составе компоновки бурильной колонны эжекторный насос опускают в скважину, перекрывают промывочные отверстия в долоте и через центральный канал 2 к соплам 4 струйных насосов подают промывочную жидкость. Промывочная жидкость через наклонные подводящие каналы 3 и сопла 4 подводится к смесительным камерам 5, откуда она поступает в зону а над эжекторным насосом. При этом за счет эжектирующей способности струй жидкости, двигающийся в смесительных камерах, промывочная жидкость с содержащейся в ней измельченной породой транспортируется по 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 смесительных камер в зону а над насосом происходит их взаимодействие со стенками скважины, при этом возникает эффект эжекции в зазоре между боковой цилиндрической поверхностью корпуса 1 и стенкой скважины. Часть промывочной жидкости вместе с выбуренной породой поднимается к устью скважины, а часть через сквозные каналы 8 возвращается в зону работы долота (направление движения струй жидкости показано стрелками на фиг. 1). При этом происходит интенсивное охлаждение долота и вымыв шлама из-под его зубьев.

Предлагаемый насос осуществляет бурение любым типом долота с минимальными расходами промывочной жидкости, что позволяет наряду с получением высокой механической скорости бурения и улучшением температурного режима работы долот обеспечить прохождение зон поглощений без дополнительных затрат.

Использование: в компоновках бурильных колонн для улучшения очистки забоя от выбуренной породы. Сущность изобретения: в корпусе выполнен центральный вертикальный канал. Активные сопла расположены по окружности вокруг центрального канала и сообщены с ним подводящими каналами. Соосно окнам выполнены камеры смещения, сообщенные с торцевой частью корпуса сквозными соединительными каналами, выполненными прямолинейно. Оси камер смешения расположены под углом к оси вертикального канала. Отношение величины диаметров соединительных каналов и камер составляет 0,4 - 1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет 0,18 - 0,35. Сопла с камерами расположены асимметрично относительно оси центрального канала. В корпусе выполнено не менее одного сквозного канала, посредством которого пространство над насосом сообщено с пространством ниже него. Сопла с камерами и сквозные каналы расположены оппозитно относительно друг друга. 3 ил.

НАДДОЛОТНЫЙ ЭЖЕКТОРНЫЙ НАСОС, содержащий корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, одно и более активных сопл, расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщенных с ним посредством подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцевой частью корпуса посредством сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейно, оси камер смешения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение величины диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4 - 1,0 и отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет 0,18 - 0,35, отличающийся тем, что активные сопла с камерами смешения расположены асимметрично относительно оси центрального канала, в корпусе насоса выполнено не менее одного сквозного канала, посредством которого пространство над насосом сообщено с пространством ниже него, а активные сопла с камерами смешения и сквозные каналы расположены оппозитно относительно друг друга.