ДОЛОТО ДЛЯ БУРЕНИЯ С ЦИКЛИЧНОЙ ПРОМЫВКОЙ ЗАБОЯ Российский патент 2013 года по МПК E21B10/60 E21B7/24 

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой скважины.

Известно устройство, применяющееся с целью создания пульсирующей промывки забоя скважины, чтобы уменьшить возможность сальникообразования на долоте и увеличения механической скорости бурения. /1/.

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 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 из за этого низкая при очистке забоя и не влияет на процесс разрушения породы.

Известно другое устройство - устройство для воздействия пульсирующей промывкой на забой скважины, включающее корпус, механизм гидравлического сопротивления в виде винтовой пары, фильтрационное седло, перекрыватель-заслонку /2/.

Устройство имеет недостаток в том, что, располагаясь на некотором расстоянии от долота, несколько теряет свою энергетическую эффективность, так как созданный им импульс, прежде чем достигнуть забоя, скважины преодолевает достаточно большие дополнительные сопротивления: проходит сначала через фильтрационное седло, затем через некоторый резервуар / между фильтрационным седлом и долотом /, затем через насадки долота.

Проходя через фильтрационное седло, поток затрачивает часть потенциально необходимого давления для создания импульса. Импульс в «резервуаре» теряет скорость, следовательно, и часть своей силы. Затем он теряет силу и скорость из за расхода энергии на преодоление сопротивления в насадках долота. Причем импульсный поток распределяется в комплексе насадок долота, снижая скорость струй потока, теряя в своей массе силу импульса. Изменение импульса у некоторого определенного объема жидкости, как известно, определяется произведением силы на время ее действия и выражается в следующем виде

Ft=m/V₂-V₁/,

где F - сила импульса, m - масса жидкости; V₁, V₂ - соответственно скорости в начале канала, по которому проходит жидкость, и в конце его.

Таким образом, применение данного устройства не обеспечивает донесение импульса максимально возможной мощности до забоя.

Цель предложения - исключить дополнительные потери напора потока на пути от устройства, создающего направленный импульс к забою скважины, и тем самым довести к забою импульс максимальной силы при повышенном давлении и скорости потока.

Задача изобретения - конструктивно изменить устройство, обеспечив повышение эффективности воздействия пульсирующей промывкой бурового раствора на забой скважины.

Поставленная задача решается за счет исключения в системе устройство-долото так называемых дополнительных гидравлических сопротивлений совмещением фильтрационного седла устройства с фильтрационным устройством в долоте, т.е. - с комплексом насадок долота, причем обеспечив переход импульса сразу через комплекс специально выполненных каналов-насадок в долоте к забою скважины.

На фиг 1а, б приведена принципиальная схема устройства - долото для бурения с цикличной промывкой забоя.

Устройство имеет корпус со встроенной в него винтовой парой 1, вал ее соединен с водилом 2, на конце которого установлена заслонка-перекрыватель 3 Корпус 1 в верхней части имеет переводник 4 для соединения с бурильной колонной. Между корпусом устройства 1 и переводником 4 установлен ограничитель подъема винта винтовой пары при спуске бурильной колонны в скважину 5.

Внизу к корпусу устройства присоединено долото 6, на входе которого размещено фильтрационное седло 7, от которого сквозные каналы-насадки 8 разного размера по диаметру выходят к поверхности долота. В начале насадок установлены завихрители-трубки 9, придающие потоку, проходящему по сквозным каналам вращательный характер. На фиг 1б как пример приведено сечение фильтрационного седла 7. Седло имеет четыре входа в сквозные каналы-насадки 8. Заслонка-перекрыватель 3 имеет закрытую площадь заслонки на 120 градусов. Устройство-долото для бурения с цикличной промывкой забоя работает следующим образом.

Устройство присоединяется вместо серийного долота к бурильной колонне, когда необходимо углублять скважину через труднобуримые породы, например, глиносодержащих с переслоями крепких пород. В процессе бурения роторным способом в корпусе устройства происходит вращение вала роторной пары. Водило 2 во время вращения циклично заслонкой 3 перекрывает входные отверстия сквозных каналов-насадок 8.

Преимущество устройства.

При бурении глубоких скважин и разбуривании глиносодержащих пород использование долот с применением обычной гидромониторной промывки кинетической энергии обычно бывает недостаточно, чтобы очистить забой, разрушить сальники, образующиеся на долоте.

Устройство позволяет с максимальной эффективностью использовать потенциал мощности гидравлической системы для разрушения забоя и промывки призабойной зоны.

Поток бурового раствора в результате использования устройства циклично изменяет свою скорость и импульсами разной силы снижает прочность породы в близком к долоту слое породы.

Повышение расхода жидкости при бурении скважин ограничено, поэтому применение устройств позволяет использовать мощность насосов более эффективно, добиваясь возможности вести бурение с высокими нагрузками на долото и высокими механическими скоростями проходки. Применение устройства-долота для промывки с цикличной промывкой может решить проблему затрат календарного времени бурения в районах, где на труднобуримые породы тратится 80% от всего времени на углубление скважины до проектной глубины. Особенно важным будет применение устройства-долота для тех условий, когда приходится бурение вести долотами большого диаметра, так как в этих случаях механические скорости бурения наиболее низкие независимо даже от типа пород.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Паневник А.В. «Пульсирующая промывка призабойной зоны». НТЖ Газовая промышленность №13, 2000 г.

2. Патент на полезную модель №88059. БИ №30.27.05.2009 г.

Изобретение относится к буровой технике и может использоваться в компоновке бурильного инструмента в качестве устройства для воздействия промывкой на забой скважины. Обеспечивает повышение эффективности воздействия пульсирующей промывкой бурового раствора на забой скважины. Долото для бурения с цикличной промывкой забоя включает в качестве механизма, регулирующего цикличную подачу бурового раствора на забой скважины, винтовую пару, водило, заслонку-перекрыватель, фильтрационное седло с неравномерно распределенными на нем отверстиями. Чтобы обеспечить максимальное использование энергии гидравлической системы буровой установки, корпус винтовой пары выполнен конструктивно как одно целое с корпусом долота, причем фильтрационное седло размещено в корпусе долота и выполнено в виде единой гидравлической системы с комплексом сквозных насадок долота - каналов разного диаметра. 1 ил.

Устройство - долото для бурения с цикличной промывкой забоя, включающее в качестве механизма, регулирующего цикличную подачу бурового раствора на забой скважины, винтовую пару, водило, заслонку-перекрыватель, фильтрационное седло с неравномерно распределенными на нем отверстиями, отличающееся тем, что чтобы обеспечить максимальное использование энергии гидравлической системы буровой установки, корпус винтовой пары выполнен конструктивно как одно целое с корпусом долота, причем фильтрационное седло размещено в корпусе долота и выполнено в виде единой гидравлической системы с комплексом сквозных насадок долота - каналов разного диаметра.