КОМПОНОВКА ЗАБОЙНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 1998 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин и предназначено для предупреждения и ликвидации аварий.

Известен винтовой забойный двигатель, включающий ротор, статор, шпиндель и переливной клапан [1] . Однако при опасности возникновения в скважине аварий (прихватов вследствие осложненности ствола - осыпи и обвалы вышележащих пород) проведение интенсивной промывки забоя скважины при работающем двигателе затруднительно, т. к. с повышением расхода промывочной жидкости, проходящей через двигатель, повышается частота вращения, что ведет к интенсивному износу рабочих органов, а в большинстве случаев - невозможно из-за роста перепада давления в двигателе и в циркуляционной системе в целом.

Ближайшим техническим решением, выбранным за прототип, является компоновка винтового забойного двигателя, включающего полый ротор, статор, шпиндель и разделитель потока жидкости, установленный между двигателем и колонной бурильных труб [2].

Однако конструктивное исполнение разделителя не позволяет решить задачу разделения потока в двигателе малого диаметрального габарита. Кроме того, это усложняет проведение ремонтных работ и осуществление визуального контроля работы разделителя при проведении испытаний.

Задачей изобретения является обеспечение возможности интенсивной промывки забоя скважины при оптимальном режиме работы винтового двигателя любого диаметрального габарита.

Поставленная задача решается за счет того, что в компоновке забойного двигателя, состоящей из винтового забойного двигателя, включающего рабочую пару: ротор-статор и шпиндель, и разделителя потока промывочной жидкости, корпус которого установлен между двигателем и колонной бурильных труб, гидравлически постоянно связанного с забойным двигателем; разделитель потока промывочной жидкости выполнен в виде подпружиненного штока с центральным каналом для прохождения жидкости и поршнями, размещенными в полости корпуса, с возможностью осевого перемещения и сообщения центрального канала поршня разделителя потока с затрубным пространством посредством радиального канала, выполненного в стенке корпуса разделителя потока.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Выполнение разделителя потока жидкости в виде подпружиненного штока с центральным каналом для прохождения жидкости и поршнями, размещенными в полости корпуса с возможностью осевого перемещения и сообщения центрального канала поршня разделителя потока с затрубным пространством посредством радиального канала, выполненного в стенке корпуса разделителя потока, позволяет в случае необходимости осуществлять интенсивную промывку скважины при работающем двигателе. При увеличении расхода промывочной жидкости под действием перепада давления в центральном канале штока последний перемещается вниз, нижний поршень выходит из взаимодействия с корпусом, сообщая полость бурильной колонны с затрубным пространством и рабочей парой двигателя. При уменьшении расхода промывочной жидкости (при выходе на нормальный режим работы двигателя) шток под действием пружины перемещается вверх, поршень вступает во взаимодействие с корпусом, а полость бурильной колонны сообщается только с рабочей парой двигателя.

Компоновка забойного двигателя изображена на чертеже.

Компоновка состоит из винтового забойного двигателя 1, включающего статор 2, ротор 3 и шпиндель 4, и разделителя потока промывочной жидкости 5, установленного между двигателем 1 и колонной бурильных труб 6 и включающего корпус 7 с радиальными каналами 8 и цилиндрическими расточками 9 и 10, шток 11 с центральным каналом 12 и поршнями 13 и 14, находящимися в контакте с цилиндрическими расточками корпуса 9 и 10, пружину 15 и уплотнения 16 и 17.

Компоновка забойного двигателя работает следующим образом.

В случае, когда нет необходимости в интенсивной промывке скважины, в колонну бурильных труб 6 подается фиксированный расход промывочной жидкости, обеспечивающий оптимальный режим работы двигателя 1. Жидкость через центральный канал 12 штока 11 подается на забойный двигатель 1. В этом случае перепад давления в центральном канале 12 уравновешивается предварительным сжатием пружины 15, и шток 11 занимает верхнее положение, т.е. поршень 14 находится в контакте с цилиндрической расточкой 10.

В случае необходимости в усиленной промывке скважины увеличивается расход промывочной жидкости, подаваемой в колонну бурильных труб. Под действием увеличенного перепада давления в центральном канале 12 штока 11 последний перемещается вниз, сжимая пружину 15. При этом часть промывочной жидкости через образовавшееся кольцевое пространство между штоком 11 и цилиндрической расточкой корпуса 10 и радиальные каналы 8 корпуса 7 поступает в затрубное пространство, часть - на забойный двигатель 1.

При уменьшении подачи жидкости шток 11 поднимается в верхнее положение под действием пружины 15. При этом поршень 14 взаимодействует с цилиндрической расточкой корпуса 10, разобщая внутреннюю полость устройства от затрубного пространства.

Переток жидкости из бурильной колонны в затрубное пространство исключается наличием уплотнений 16 и 17.

Заявляемое устройство позволяет проводить бурение винтовым забойным двигателем в осложненных условиях (при осыпях, обвалах вышележащих пород) за счет проведения дополнительной промывки забоя, что значительно сокращает количество аварий.

Источники информации
1. М.Т.Гусман и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. М.: Недра, 1981, с. 26, р.12.

2. Авторское свидетельство СССР 791880, 31.12.80л

Компоновка забойного двигателя относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначена для предупреждения и ликвидаций аварий. Компоновка содержит винтовой забойный двигатель, включающий рабочую пару ротор - статор и шпиндель, и устройство для разделения потока промывочной жидкости, установленное выше двигателя и соединенное с колонной бурильных труб. Разделитель потока жидкости выполнен в виде подпружиненного штока с центральным каналом для прохождения жидкости и поршнями, взаимодействующими с проточками корпуса. Затрубное пространство сообщено с центральным каналом поршня разделителя потока жидкости посредством радиального канала, выполненного в стенке корпуса. Компоновка позволяет обеспечить интенсивную промывку забоя скважины при оптимальном режиме работы двигателя. 1 ил.

Компоновка забойного двигателя, состоящая из винтового забойного двигателя, включающего рабочую пару ротор - статор и шпиндель, и разделителя потока жидкости, корпус которого установлен между двигателем и колонной бурильных труб, гидравлически постоянно связанного с забойным двигателем, отличающаяся тем, что разделитель потока жидкости выполнен в виде подпружиненного штока с центральным каналом для прохождения жидкости и поршнями, размещенными в полости корпуса с возможностью осевого перемещения и сообщения центрального канала поршня разделителя потока с затрубным пространством посредством радиального канала, выполненного в стенке корпуса разделителя потока.