Турбинный бур для скважин большого диаметра Советский патент 1985 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к конструкции турбинного бура для бурения скважин большого диаметра и способу его эксплуатации.

Известен турбинный бур, включающий корпус, турбобуры, кинематически связанные друг с другом, и долота, и способ его эксплуатации,

За счет кинематической связи валов турбобуров между собой в случае незапуска одного из турбобуров на забое другой турбобур помогает первому турбобуру запуститься 1 .

Недостатками известного бура являются сложность конструкции и малая надежность его работы, связанная с необходимостью герметизировать напорную полость турбобуров от наружного пространства в месте выхода хвостовика вала, на котором установлена пневмомуфта.

Недостаток способа его эксплуатации - отсутствие информации у бурильщика о том, все ли турбобуры на забое запустились и развили на холостом режиме соответствующие обороты (в случае бурения даже с одним неработающим турбобуром показатели бурения резко снижаются).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является турбинный бур для- скважин большого диаметра, включающий корпус и турбобуры с валами и долотами, прикрепленные к траверсе 2.

Конструкция бура проста и надежна в работе, однако отсутствие элементов, информирующих бурильщика о случае незапуска на забое одного из турбобуров, бурение при незапустившемся турбобуре дает резкое снижение технико-экономических показателей, так как породу разрушает в этом случае только одно долото, установленное на работающем турбобуре. Кроме того,- способ эксплуатации турбиниго бура включает спуск бура в скважину, нагнетание в турбобуры по буровой колонне бурового раствора, бурение и подъем бура на поверхность. Недостатком этого способа является также то, что бурение начинают (обычно через 10-15 мин после подачи бу рового раствора), не получив точной информации о том, все ли турбобуры запустились и развили номинальную мощность. Опытные бурильщики пытаются определить момент запуска всех турбобуров по вибрации буровой колонны, однако эта информация (особенно при наличии 3-4 турбобуров 3) очень неточна. от реактивного момента агрегата и колонны происходит не всегда (приходится вращать колонну ротором), но и в случае их вращения это свидетельствует, что все турбобуры развивают полную мощность и обороты.

Цель изобретения - повышение надежности работы бура турбинного за счет получения с забоя информации о запуске (или незапуске) всех турбобуров. 5 Указанная цель достигается тем, что каждый турбобур снабжен втулкой с направляющими стержнями и поплавками, установленными на стержнях, при этом втулки жестко закреплены на валах турбобуров, направляющие стержни имеют радиальное направление относительно оси втулки, а поплавки, плотность которых меньще плотности бурового раствора, установлены на стержнях с возможностью осевого перемещения, причем направляющие стержни имеют концевые фиксаторы осевого перемещения поплавков.

Концевые фиксаторы осевого перемещения поплавков выполнены в виде подпружиненных элементов.

Q Поплавки имеют маркировку, при этом маркировка поплавков, установленных на одном турбобуре, одинакова.

Для достижения указанной цели при осуществлении известного способа эксплуатации турбинного бура, включающего

спуск бура к забою скважины, заполненной буровым раствором, нагнетание в турбобуры бурового раствора, бурение и подъем бура на поверхность, бурение начинают после всплытия поплавка на поверхность

0 бурового раствора, заполняющего скважину.

На фиг. , 1 изображен турбинный бур, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел 1 на фиг. 2. Турбинный бур состоит из корпуса 1,

нижняя часть которого выполнена в виде усеченного конуса 2, и траверсы 3; к которой прикреплены турбобуры 4, на валы 5 которых навинчены долота 6.

На валу 5 каждого турбобура устаиовлена втулка 7 с радиальными направляющими 8, на концах которых выполнены фиксаторы 9 с пружинами 10. На фиксаторах 9 установлены поплавки 11.

Эксплуатация предложенного турбинного бура заключается в следующем.

5Турбинный бур на бурильных трубах

опускают к забою и до момента касания долота 6 забоя включают буровые насосы (не показаны), нагнетающие буровой раствор через бурильные трубы и траверсу 3 в

Q турбобуры 4. При этом валы 5 турбобуров 4 начинают вращаться, а шлам, заполняющий полость турбины, вымывается через промывочные отверстия долот. Если в турбинах не оказалось достаточно крупных кусков щлама, через 4-5 мин валы наби5 рают- расчетную частоту вращения. Вместе с валами турбобуров вращаются и втулки 7 с поплавками 11. Под действием центробежных сил, приложенных к поплавкам.

последние стремятся переместиться вдоль направляющих 8 в направлении от оси турбобура. При достижении .расчетной частоты вращения валов турбобуров фиксаторы 9 утапливаются и поплавки «срываются в призабойную зону и всплывают на поверхность бурового раствора, заполняющего скважину. За счет выполнения нижней части корпуса 1 бура в виде усеченного конуса 2 поплавки скользят вдоль образующих конуса и не застревают в призабойной зоне. Всплытие всех поплавков (время всплытия незначительно, например, с глубины 500 м они не прерывают 3 мин) свидетельствует о запуске всех турбобуров, и бурильщик начинает бурение, не выжидая необходимых 10-15 мин.

Невсплытие части поплавков сигнализирует бурильщику о том, что часть турбобуров не запустились или их валы не развивают необходимой для бурения частоты вращения.

Если определенными технологическими приемами бурильщику не удается «расходить турбобуры, производят подъем бура на поверхность для замены неработающих турбобуров, чем предотвращаются непроизводительные затраты времени и материальных средств на бурение при незапустивщихся турбобурах.

Так как все поплавки одного турбобура имеют одинаковую маркировку, например окращены в один цвет (цвета поплавков

других турбобуров другие), то бурильщик знает какой турбобур не завелся и его надо заменить (на определение засоривщегося турбобура таким образом не тратится дополнительное время). На каждый турбобур

устанавливается по нескольку поплавков для больщей надежности их обнаружения.

Таким образом, наличие на буре определенным образом установленных поплавков позволяет бурильщику определять момент начала бурения или подъема бура на поверхность для замены неработающего турбобура.

1. ТУРБИННЫЙ БУР ДЛЯСКВАЖИН БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА, включающий корпус и турбобуры с валами и долотами, прикрепленные к траверсе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы за счет повышения точности получения сигнала запуска турбобуров, каждый турбобур снабжен втулкой с на-. правляющими стержнями и поплавками, установленными на стержнях, при этом втулки жестко закреплены на валах турбобуров, направляюш,ие стержни имеют радиальное направление относительно оси втулки, a поплавки, плотность которых меньше плотности, бурового раствора, установлены на стержнях с возможностью осевого перемеш,ения, причем направляющие стержни имеют концевые фиксаторы осевого перемещения поплавков. 2.Бур по п. 1, отличающийся тем, что концевые фиксаторы осевого перемещения поплавков выполнены в виде подпружиненных элементов. 3.Бур по п. 1, отличающийся тем, что поплавки имеют маркировку, при этом маркировка поплавков, установленных на од(Л ном турбобуре, одинакова. со со сх ел

8

Фиг. 2