Бур реактивно-турбинный Советский патент 1984 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к буровой тех нике, а конкретно к конструкции реактивно-турбшшых буров. Известен регулятор турбоб ура, который поддерживает постоянной частоту вращения вала за счет того, что при увеличении частоты вращения упругие пластины регулятора под действием цент робежной силы расходятся и открывают сквозное центральное отверстие в валу, в которое сбрасывается на забой, минуя турбину, рабочая жидкость (пш этом пр исходит потеря мощности) jY . Однако при установке турбобура в бур РТБ не произойдет перераспределения мощности, подводимой к каждому турбобуру бура в зависимости от их загруженности, т.е. не будет обеспечена работа бура в целом в оптимаяьном режиме, так как упругие пластины, расходясь от центробежной силы, не перекрывают кольцевое сечение. Известен реактивно- рбинный бур, включающий чурбоб уры и траверсу, внутренняя полость которой гидравлически сообщена с напорной полостью каждого турбобура 2 . Недостатком известного устройства является неэффективная его работа. Более загруженным турбобурам не хватает энергии, а менее загруясе шые турбо ры не используют избыточную энергию, а теряют ее в виде потока жидкости, кото рая при больших оборотах долота сбрасывается через полый вал турбобура в скважину. Целью изобретения 5шляется снижение энергозатрат путем перераспределения мощности рабочей жидкости, подводимой к каждому турбоб уру в зависи ости от юс загруженности. Указанная цель достигается тем, что в буре реактивно-турбинном, вклкмающем турбобуры и траверсу, внутренняя полость которой гидравлически сообщена с напорной полостью каждого турбобура, каждый турбо р снабжен регулятором потока рабочей жидкости, установлегшым на вал турбо ра за траверсой и выпол ненным в виде эластичной кольдевой вту ки, концы которой закреплены на валу, а полость, образованная между эластичной втулкой и валом, заполнена жидким или сыпучим наполнителем. Такое выполнение бура позволяет оптимально распределять энергию от уро вых насосов к каждому турбо ру. В определенный момент времени турбобур получает дополнительнузо энергию от менее загруженного турбо ра. Оптимальная загрузка всех турбобуров бура позволяет увеличить нагрузку на забой. На фиг. 1 изображен бур, общий вид, на фиг. 2 - регулятор потока (в увеличенном масщтабе). Бур реактивно-турбинный включает турбобуры 1 с долотами 2, присоединенные к траверсе 3, внутренняя полость которой гидравлически сообщается с напорными полостями турбобуров. Каждый турбо р 1 имеет регулятор потока рабочей жидкости, установленной в корпусе 4, состоящий из вала 5, на котором установ лена эластичная кольцевая втулка 6, концы которой жестко соединены с валом, и наполнителя 7, например ртути. Вал 5 регулятора соединен с валом 8 турбо ра 1 посредством резьбы. Внутренняя полость трарерсы соединяется с наруж- ным пространством клапаном 9 предельного давления. Бур работает следующим образом. На бурильных трубах бур опускают к забою и включают подачу буровой жидкости, которая равномерно распределяется во внутренней полости траверсы 3 по всем турбобурам 1, которые приводят во вращение долота 2. До того, как долота коснутся забоя, турбо ры работают в холостом режиме (сопротивлением до лот в жидкости можем пренебречь), при этом вместе с валами 8 турбобура вращаются и связшшые с ними валы 5 регуляторов потока рабочей жидкости. Под действием центробежной силы наполнитель 7 начинает воздействовать на эластичную кольцевую втушсу 6, растягивая ее центральную часть (концы втулки жест ко связаны с валом регулятора 5 и не перемещаются). Когда центробежная СИЛБ уравновесится силами реакции растянутой э;истичной кольцевой втулки 6 и поперечной силой динамической составляющей потока буровой жидкости, растяжение втулки 6 прекратится. При этом кольцевое сечение между корпусом 4 и валом 5 регулятора оказьшается частично перекрытым эластичной кольцевой втулкой 6 и в турбобуры пост ттает меньще жидкостк, в связи с чем частота .вращения каждохч) турбобура уменьщается, что предотвращает возможную поломку зубьев долот 2 в момент их касания породы в начале бурения. Так как напорные полости всех турбобуров бура частично перекрыты, в полости траверсы повьщ1ается давление и срабатътает клапан 9 предельного давления, установленный на траверсе. После промывки скважины бур плавно опускают на забой,при долота нач{шают бурить породу, вращаясь вокруг собственных осей и вокруг оси бура.s

Получив нагрузку, долота снижают частоту врашения, при этом иено бежная сила наполнителя 7 уменьшает растяжение эластичной кольцевой втулки 6 до тех пор, псжа центробежная сила опять tO не уравновесит силу растяжения втулки 6

и поперечную составлякщую потока рабочей жидкости. Кольцевое пространство, по которому буровая жидкость поступает в турбобуры, увеличится, увеличит- is ся и поступление жидкости в турбоб5 ры, в связи с чем увеличится подводашая к ним мощность. Так как при рении нагрузка на каждое из долот ёура разная и постоянно меняется, меняется 20 частота вращения их валов и степень лерек1ммтия потока рабочей жидкости эластичной кольцевой втулкой. Так как наибо)юе загруженные турбобуры имеют меньшую частоту вращения, то эласткч- 25 ная кольцевая втулка 6 регулятора потока этого турбо ра, устанавливает автоматически максимальное проходное сечение для потока б уровой жидкости, посту,пающей в турбобур, и наоборот, регуля зо

тор потока рабочей жицкости наименее загруженного (в данный момент времени) устанавливает минимальное проходное сечение для потока рабочей жидкости.

Так как напорнью полости всех турбобуров гидравлически сообщаются друг с другом посредством внутренней полости траверсы, то в наиболее загруженный турбо61ур поступает больше жидкости, а в менее загруженный турбобур - меньше жидкости, т.е. более загруженный турбобур получает дополнитдлькую мощHoclb за счет менее загруженного турбобура, при этом общая энергия, затрачиваемая на бурение, остается постоянной..

Такое перераспределение мощности происходит постоянно в процессе бурения и позволяет работать каждому турбо ру в сштимальном режиме, повьпиается .КПД общей системы: Суровые насосы 1урбоб уры, что дает возможность уве- личить нагрузку на забой (это связано с тем, что нагрузка на забой определяет ся возможностью устойчивой работы наиболее загруженного турбобура) и, следсжательно, увеличить механическую скорость и проходку на долото.

Фив. г