НАДДОЛОТНЫЙ ЦЕНТРАТОР Российский патент 1998 года по МПК E21B17/10 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для центрирования бурильного инструмента, включаемым в компоновку низа бурильной колонны.

Известен калибратор-центратор [1] содержащий полый корпус с выполненными резьбовыми нарезками под бурильные трубы и долото, установленные на корпусе рабочие элементы, выполненные в виде калибрующих ребер. Ребра в свою очередь выполнены в виде многозаходного винта, при этом на сходе каждого захода винта установлены эжекционные насадки.

Недостатком указанного калибратора-центратора является то, что при бурении глинистых отложений к межвинтовым участкам прилипает глина, наслаиваясь, приводит к сальникообразованию, сужает каналы винта, а это в свою очередь к повышению гидросопротивления промывочной жидкости, в результате приводит к неполной очистке забоя, следовательно, в конечном итоге к снижению технико-экономических показателей работы долота.

При этом эжекционные насадки из-за их конструктивных особенностей (расположению их на сходе захода) не обеспечивают достаточную эффективность по выносу налипшей глины, и в конечном итоге эжекционные насадки перестают выполнять и свою основную функцию. А увеличение количества насадок нецелесообразно, поскольку это приводит к уменьшению объема подаваемой жидкости к забою. Кроме того, он сложный по конструкции.

Известен также наддолотный центратор [2] содержащий трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, установленные на корпусе рабочие элементы, выполненные в виде диска с продольными прорезями.

Указанный центратор по технической сущности более близок к предлагаемому и может быть принят в качестве прототипа.

Этот центратор как и аналог эффективно работает только при бурении крепких пород. При бурении глинистых отложений также резко снижаются технико-экономические показатели работы долота, поскольку в процессе бурения налипшая к корпусу в промежутке между дисками глина, образуя сальник, приводит к сужению промывочных каналов (прорезей) дисков, создавая тем самым гидросопротивление промывочной жидкости, исходящей из-под долота. Это в свою очередь приводит к повышению давления на забое, отрицательно сказываясь на степени очистки последнего, и к возникновению опасности гидроразрыва пласта.

Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается описываемым устройством, включающим трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, установленные на корпусе рабочие элементы, выполненные в виде диска с продольными прорезями.

Новым является то, что в нижнем диске выполнены промежуточные каналы, направленные вверх в прорези верхнего диска и сообщенные с полостью корпуса, при этом выходы упомянутых каналов снабжены эжекционными насадками, расположенными в одной плоскости относительно друг к другу под углом 120^o.

Указанные отличительные признаки существенны, поскольку они не являются идентичными и эквивалентными в сравнению со сходными признаками известных устройств и позволяют получить новый положительный эффект.

На фиг. 1 изображен предлагаемый наддолотный центратор в общем виде, частичный продольный разрез; на фиг. 2 сечение А-А фиг. 1.

Наддолотный центратор содержит трубчатый корпус 1 (см. фиг. 1) с присоединительными резьбовыми нарезками 2 и 3 на концах участков под бурильные трубы и долото (бурильные трубы и долото на фиг. не изображены). К наружной поверхности корпуса закреплены, например, с помощью сварки центрирующие рабочие элементы 4 и 5, выполненные в виде диска, установленные на некотором расстоянии друг от друга. На каждом из дисков выполнены продольные прорези 6 и 7 (см. фиг. 2) одинаковой конфигурации для прохода промывочной жидкости. В ребрах 8 нижнего диска 5 выполнены вертикальные промежуточные каналы 9, направленные в прорези 7 верхнего диска 4, выходы которых снабжены эжекционными насадками 10, 11 и 12 одинакового диаметра. Последние находятся в одной плоскости и расположены относительно друг к другу под углом 120^o для сбалансировки реактивных сил, возникающих при истечении струи жидкости из насадок.

Наддолотный центратор работает следующим образом. В скважину его спускают на колонне бурильных труб, присоединив к ниппельной части корпуса долото (долото и бурильные трубы на чертеже не изображены). В процессе бурения скважины циркулирующий по бурильным трубам поток бурового раствора поступает в корпус 1 центратора, где происходит разделение потока на две части. Одна часть потока через насадку в долоте направляется для промывки забоя, другая через радиальные каналы 13 корпуса и каналы 9 ребер диска 5 к эжекционным насадкам 10, 11 и 12.

Восходящий из-под долота буровой раствор, за счет вращательного движения бурильной колонны и центратора получив винтообразное движение, выталкивается вверх через прорези 6 нижнего диска 5 и ускоряется эффектом эжекции, создаваемом насадками 10, 11 и 12. Эффект эжекции способствует ускорению движения частиц выбуренной породы от забоя, улучшая тем самым ее очистку.

Выталкиваемая буровая жидкость с частицами выбуренной породы через прорези 6 нижнего диска 5 двигается в направлении больших градиентов скоростей, т.е. от стенок к середине потока, центр которого определяется местом расположения эжекционных насадков 10, 11 и 12 центратора. Подхватываемый струями, истекающими из указанных насадков под большим напором, буровой раствор через прорези 7 верхнего диска 4 далее направляется на дневную поверхность по затрубному пространству, предотвращая тем самым налипание глины и сальникообразование, следовательно, исключая гидроразрыв пласта и поршневания при подъеме бурильного инструмента.

Технико-экономическое преимущество предложения заключается в безаварийном проходе бурением глинистых отложений разреза, в улучшении технико-экономических показателей работы долота за счет исключения сальникообразования на корпусе центратора, эффекта эжекции. Исключается также опасность гидроразрыва пласта, поршневания при подъеме инструмента.

Использование предложения, как показали испытания устройства в промышленных условиях, дает экономические выгоды.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для центрирования бурового инструмента, включаемым в компоновку низа бурильной колонны, и направлено на предотвращение налипания глины и тем самым на предотвращение поршневания, а также на улучшение технико-экономических показателей долота. Наддолотный центратор содержит трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах и рабочие элементы, установленные на корпусе. Рабочие элементы выполнены в виде дисков с прорезями для прохода промывочной жидкости. В нижнем диске выполнены промывочные каналы, направленные вверх в прорези верхнего диска и сообщенные с полостью корпуса. Каналы дисков расположены по отношению друг к другу под углом 120^o, при этом на выходе каждого из упомянутых каналов установлены эжекционные насадки. 1 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Наддолотный центратор, содержащий трубчатый корпус с присоединительными резьбами на концах, установленные на корпусе рабочие элементы, выполненные в виде диска с продольными прорезями, отличающийся тем, что в нижнем диске выполнены промывочные каналы, направленные вверх в прорези верхнего диска и сообщенные с полостью корпуса, при этом упомянутые каналы расположены по отношению друг к другу под углом 120^o. 2. Центратор по п.1, отличающийся тем, что на выходе каждого промывочного канала установлены эжекционные насадки.