Гидравлический калибратор Российский патент 2025 года по МПК E21B17/10 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к опорно-центрирующим и калибрующим устройствам бурильной колонны.

Уровень техники

Известен калибратор стенок скважин, включающий полый корпус и соединенный с ним рабочий орган в виде прямых или наклонных лопастей, армированных износостойким материалом (Масленников И.К. и Матвеев Г.И. Инструмент для бурения скважин. М.: Недра, 1981 г., с.300-301).

Недостатками указанного калибратора является его низкая эффективность при калибровке интервалов скважин, расположенных выше зоны поглощения промывочной жидкости, т.к. в этом случае рабочие элементы калибратора работают без охлаждения и быстро выходят из строя.

Наиболее близким к изобретению является гидравлический калибратор, содержащий корпус с осевым каналом, соединенный с корпусом породоразрушающий инструмент с промывочными пазами и вставка с осевыми каналами, установленный в осевой полости вставки стержень и отражатель, расположенный под породоразрушающим инструментом (сборник «Рацпредложения и изобретения, рекомендуемые к использованию на предприятиях черной металлургии», Черметин-формация, 1981, №4(465).

Недостатком данного калибратора является низкая эффективность его работы, особенно при разбуривании участков ствола скважины, пройденных по твердым породам. В первую очередь это связано с недостаточным использованием энергии подаваемой промывочной жидкости, т.к. она используется в основном только для охлаждения рабочих элементов породоразрушающего инструмента. Жидкость выходит через отверстие и служит только для охлаждения. В то же время при прохождении участков, сложенных слабыми породами, наблюдаются случаи размыва стенок скважины. Это в последующем приводит к различным осложнениям, особенно в случае необходимости цементации этого интервала ствола скважины. В предлагаемом устройстве, жидкость проходит через добавленные турбины, вращает породоразрушающий элемент и дальше жидкость направляется в трубу, обеспечивая промывку скважины и также параллельно охлаждает инструмент (т.е. жидкость выполняет две функции). Так, на промывку уходит больше жидкости ее эффективность повышается по сравнению с прототипом.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является создание гидравлического калибратора с повышенной эффективностью работы.

Технический результат: повышение эффективности работы калибратора за счет увеличения площади воздействия породоразрушающих элементов и исключения каналов вывода жидкости в затрубное пространство на этапе прохождения калибратора.

Для достижения технического результата гидравлический калибратор, содержащий неподвижный статор 3, выполненный с возможностью соединения с бурильными трубами посредством резьбовой части, и ротор 2, расположенный на статоре 3 и выполненный с возможностью свободного вращения на статоре 3, изобретению ротор 2 включает турбины 1, выполненные с возможностью прохождения через них жидкости, обеспечивающей вращение ротора 2 и породоразрущающего инструмента 4, размещенного на внешней поверхности турбин 1, при этом, со статором 3 соединена прижимная муфта 5, выполненная с возможностью крепления турбин 1 ротора 2.

За счет наличия в гидравлическом калибраторе кроме породоразрушающего инструмента также неподвижного статора, ротора, выполненного с возможностью вращения на статоре, прижимной муфты, турбин происходит перенаправление подаваемой промывочной жидкости, в результате чего снижаются потери энергии и обеспечивается стабильное вращение турбин и, соответственно, породоразрушающего инструмента, увеличивается площадь воздействия породоразрушающего инструмента на стенки скважины, что позволяет повысить эффективность проведения буровых работ при направленном бурении скважин.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежом, где на фигуре изображен общий вид гидравлического калибратора. На фигуре обозначены элементы гидравлического калибратора:

1 - турбины,

2 - ротор,

3 - статор,

4 - породоразрушающий инструмент,

5 - прижимная муфта.

Осуществление изобретения

Гидравлический калибратор - это устройство для калибровки, то есть формирования стенок скважины в соответствии с калибром инструмента (то есть он сохраняет тот же диаметр что и долото).

Гидравлический калибратор содержит неподвижный статор 3. Статор 3 выполнен с возможностью соединения с бурильными трубами посредством резьбовой части. На статоре 3 расположен ротор 2 с возможностью свободного вращения на статоре 3. Со статором 3 соединена прижимная муфта 5. Муфта 5 имеет возможность ограничения осевого смещения ротора 2. Ротор 2 включает турбины 1, выполненные с возможностью прохождения через них жидкости, обеспечивающей вращение ротора 2 и, соответственно, вращение породоразрушающего инструмента 4, размещенного на внешней поверхности турбин 1. Муфта 5 является крепежным элементом для турбин 1 и предназначена для возможности сборки и разборки калибратора, в том числе проведения ремонтных работ.

Движение породоразрушающего инструмента 4 обеспечивается жидкостью, проходящей через канал турбин 1, после чего жидкость возвращается обратно в трубу. За счет движения жидкости через турбины 1 происходит вращение ротора 2. Посредством перехода из гидравлической энергии жидкости в механическую энергию разрушения породы, происходит калибровка ствола скважины.

Устройство работает следующим образом.

При сборке компоновки низа бурильной колонны (КНБК) предлагаемое устройство устанавливают над долотом (в качестве наддолотного калибратора), или над забойным двигателем или над утяжеленными бурильными трубами (в качестве центратора). Спускают компоновку для бурения скважины.

Статор 3 крепится при помощи резьб к бурильным трубам, жидкость проходит внутри труб, проходя через канал в турбины 1, и возвращается обратно в трубу. За счет движения жидкости через турбины 1 происходит вращение ротора 2, переход с гидравлической энергии в механическую. За счет того, что начинает вращаться ротор 2, на котором закреплен породоразрушающий элемент 4, происходит калибровка ствола скважины.

Такой гидравлический калибратор позволяет проводить калибрование скважины без вращения бурильной колонны, что важно для интервалов бурения, где вращение запрещено.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности работы калибратора за счет увеличения площади воздействия породоразрушающих элементов и исключения каналов вывода жидкости в затрубное пространство на этапе прохождения калибратора. Таким образом жидкость, проходя через калибратор, приводит его в действие, раскручивая турбины, и в полном объеме направляется в долото исключая риск снижения качества промывки. Пройдя через долото на забое, жидкость по затрубному пространству поднимается к устью, обеспечивая вынос разрушенной породы.

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно к опорно-центрирующим и калибрующим устройствам бурильной колонны. Техническим результатом является повышение эффективности работы калибратора за счет увеличения площади воздействия породоразрушающих элементов и исключения каналов вывода жидкости в затрубное пространство на этапе прохождения калибратора. Заявлен гидравлический калибратор, содержащий неподвижный статор 3, выполненный с возможностью соединения с бурильными трубами посредством резьбовой части, и ротор 2, расположенный на статоре 3 и выполненный с возможностью свободного вращения на статоре 3. При этом ротор 2 включает турбины 1, выполненные с возможностью прохождения через них жидкости, обеспечивающей вращение ротора 2 и породоразрущающего инструмента 4, размещенного на внешней поверхности турбин 1. Причем со статором 3 соединена прижимная муфта 5, выполненная с возможностью крепления турбин 1 ротора 2. 1 ил.

Гидравлический калибратор, содержащий неподвижный статор 3, выполненный с возможностью соединения с бурильными трубами посредством резьбовой части, и ротор 2, расположенный на статоре 3 и выполненный с возможностью свободного вращения на статоре 3, отличающийся тем, что ротор 2 включает турбины 1, выполненные с возможностью прохождения через них жидкости, обеспечивающей вращение ротора 2 и породоразрущающего инструмента 4, размещенного на внешней поверхности турбин 1, при этом со статором 3 соединена прижимная муфта 5, выполненная с возможностью крепления турбин 1 ротора 2.