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

ю

00 со

1. БУР РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и шарошками, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости бура и улучшения качества ствола скважины корпус каждого долота снабжен ограничителями поперечных колебаний, расположенными между смежными шарошками, причем разность между номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура. 2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что ограничители поперечных колебаний бура армированы упругим материалом.

л

i№ Изобретение относится к буровой технике, в частности к конструкциям реактивно-турбинных буров для бурения скважин и стволов большого диаметра. Реактивно-турбинный бур - разновидность планетарного бура, в котором долота вращаются вокруг собственных и одновременно вокруг оси бура. Известны реактивно-турбинные буры, содержащие корпус, турбобуры, и долота 1. Недостаток известных буров - необходимость при запуске агрегата вращать их ротором через буровую колонну, что требует дополнительных затрат мощности, снижает вертикальность ствола скважины и увеличивает вероятность аварии из-за поломки бурильных труб. Этот недостаток определяется малыми зазорами между стенкой скважины и корпусом бура. Наиболее близок к известному реактивно-турбинный бур, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и щарошками, особенностью которого, как и всех реактивно-турбинных буров, является больщая разность между диаметром бура и диаметром корпуса бура, благодаря чему в процессе бурения образуется значительный зазор между стенкой скважины и корпусо.м бура, что дает возможность вращаться буру от реактивного мГ)мента 2. Недостатки известного бура - низкая стойкость подщипниковых опор долота и его вооружения и низкое качество ствола скважины (больщая разработка его диаметра и отклонение оси от вертикали. Цель изобретения - повыщение стойкости бура путем уменьщения износа опор долота, турбобура и вооружения долот, а также улучщение качества ствола скважины путем предотвращения разработки ствола и уменьщения отклонения оси скважины от вертикали. Указанная цель достигается тем, что бур реактивно-турбинный, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и щарошками, корпус каждого долота снабжен ограничителями поперечных колебаний, расположенными между смежными щарощками, причем разность .между номинальным диаметром долота и диа.метром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньще разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарощек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура. При этом ограничители поперечных колебаний бура армированы упругим материалом. Такое выполнение бура уменьщит его поперечные колебания в скважине (амплитуда будет ограничена ограничителями поперечных колебаний), что снизит ударные нагрузки на долото от стенки скважины и приведет к увеличению стойкости опор долота и турбобура, вооружения долот, а так же уменьшит разработку стенок скважины и, как следствие этого, - уменьшит отклонение скважины от вертикали. На фиг. 1 показан реактивно-турбинный бур, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 при максимальном диаметре бура по цгарошкам; на фиг. 3 - то же, при минимальном диаметре бура; на фиг. 4 - то же, при поперечном смещении бура относительно скважины. Бур реактивно-турбинный содержит корпус, состоящий из траверсы 1 и грузов 2. 8корпусе установлены турбобуры 3 с долотами 4 номинального диаметра сЦ . Когда одна из щарошек 5 долота находится на максимальном удалении от центра бура О (фиг. 2), происходит калибрование стенок скважины, диаметр бура при этом максимальный и равен номинальному диаметру бура D. Когда две смежные щарошки 6 и 7 долота находятся на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура (фиг. 3), то диаметр бура по шарощкам минимальный (DMUH). Долото 4 имеет номинальный диаметр по шарошкам d . Диаметр корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний, расположенным на корпусе долота 9 .между смежными шарошками, равен d (фиг. 3). Максимальную величину смещения бура (и его центра) относительно центра скважины определяют ограничители 8 (фиг. 4), которые могут быть армированы упругим материалом 10. Бур реактивно-турбинный работает еле. дующим образом. Рабочая жидкость через траверсу 1 попадает в турбобуры 3 и приводит во вращение долота 4. От соприкосновения долот с забоем возникает реактивный момент, от действия которого бур начинает вращаться вокруг своей оси. Нагрузка на забой создается в основном грузами 2. При вращении бура от неуравновешенных сил и из-за неровностей на забое и стенках скважины возникают поперечные колебания (вибрация) бура. Ударные нагрузки, возникающие от поперечных колебаний бура в тот момент, когда диаметр бура по шарошкам долота минимальнь й, воспринимаются не шарошками 6 и 7, а ограничителями 8 на корпусе 9долота, находящимися ближе к стенке скважины, чем шаршки. При уменьшении поперечных колебаний бура уменьшается и величина ударов долота о стенку скважины. Так как эти удары передаются через долото на вал турбобура, увеличивается и стойкость опор турбобура. Для того, чтобы поперечные колебания бура воспринимались ограничителями 8, а не щарошками, разность между номинальным диаметром долота (ёд ) и диаметром корпуса долота по ограничителям (d ) должна быть меньше разности .между номинальным диаметром бура (D) и диаметром бура при таком расположении его долот, при котором две смежные шарошки каждого долота установлены на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура (Опш), т. е. между геометрическими параметрами бура должны быть выполнены следующие:

dA-d D - D

М1Ш

или

d,- (D -D,

d d.

Это соотношение является необходимым и достаточным для достижения цели по следуюшим причинам.

Диаметр долота по выступам d не может быть больше диаметра долота dA, так как таким долотом было бы невозможно бурить; не может диаметр d и быть равным d так как даже при небольшом износе долот (уменьшении их калибруюидих размеров) диаметр их корпуса по ограничителям также стал бы больше диаметра долота. Следовательно, диаметр d должен быть меньше диаметра долота dA. С другой стороны, как видно на фиг. 3 и 4, для того, чтобы в момент, когда диаметр бура .минимальный, удары от поперечных колебаний бура воспринимались не шарошками, а

ограничителями 8, диаметр d должен быть больше dA (О.Омин). Как видно из этой зависимости, диаметр (D - Dmt), т.е.

d -d D-DHW.

Следовательно, для ограничения поперечных колебаний бура в скважине диаметр корпуса долота по ограничителям выбирается в зависимости не только от диаметра долота, но и от минимального и номинального диаметра бура, а именно разность между номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура. Ограничители поперечных колебаний 8 армированы снаружи упругим материалом 10. Упругий материал на ограничителях смягчает удары долот о стенки скважины ,. и уменьшает износ долот и опор турбобуров.

Применение предложенного бура позволит увеличить проходку на долото в результате повышения стойкости опор шарошек, турбобура и вооружения долот, а так.5 же повысить качество ствола скважины в результате уменьшения разработки диаметра скважины и отклонения ее оси от вертикали.

А- А

фиг. 2

АА

Фиг.З