Турбинный вибратор для освобождения инструмента от прихвата Советский патент 1985 года по МПК E21B31/06 

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для ликвидации прихватов бурового инструмента при бурении глубоких нефтегазовък скважин, и к горной промышленности.

Известен турбинный вибратор для освобождения инструмента от прихватов, содержащий механизм возбуждения гидроимпульсных колебаний в бурильных трубах Dl.

Недостатком данного вибратора является малая мощность возбуждаемых колебаний, связанная со сложностью конструктивного исполнения устройства.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является турбинный вибратор для освобождения инструмента от прихватов, содержащий корпус с лопастями и полый вал с лопастями, образующими при взаимодействии гидравлическую пару, циркуляционную втулку с седлом и бросовый запорный орган, элементы для образования продольных колебаний жидкости 23.

Недостатком известного устройства является низкая эффективность его применения, связанная со сложностью конструктивного исполнения колеблющихся мембран и мощности вЬЭбуждаемьсс гидравлических импульсов в прихваченной части бурильной колонны. Это сужает область применения известного устройства.

Цель изобретения - повышение мощности гидроимпульсных колебаний.

Поставленная цель достигается тем что в турбинном вибраторе, содержащем корпус с лопастями и полый вал с лопастями, образующими при взаимодействии гидравлическую пару, циркуляционную втулку с седлом и бросовый запорный орган, элементы для образования продольных колебаний жидкости, лопасти на полом валу установлены с возможностью осевого колебания, а каждая гидравлическая пара снабжена магнитными массами, выполненными в виде полых сегментов и установленными в продольном сечении корпуса с чередованием места расположения смежных пар по противоположным сторонам вала.

На чертеже представлен турбинный вибратор.

Трубинный вибратор для освобождения инструмента от прихватов состоит из корпуса 1 полого вала 2, снабженных лопастями 3, образующими гидравлическую пару с магнитньми массами 4, вьшблненными в виде полых сегментов, циркуляционной втулки 5 с запорным органом 6, установленной на головку полого вала при помощи срезаемого штифта 7, ограничителя 8 движения втулки, тарельчатых пружин 9, связывающих лопасти вала 2 с лопастями корпуса t и опорных элементов 10. Каждая гидравлическая пара

3снабжена вьтолненными в виде полых сегментов магнитными массами 4, мощность притяжения которых достаточна для преодоления гидравлических сопротивлении в лопастях полого вала. Например, длина по сегменту (периметру магнитных масс может быть равной 0,2-0,3 длине периметра лопастей 4, Пружина 9 обеспечивает колебание лопастей полого вала 2 при взаимодействии сил притяжения магнитных масс

4и действующих сверху вниз сил гидравлических сопротивлений. Для передачи мощности от лопастей к полому валу 2 лопасти полого вала установлены на нем при помощи шлица (не показано) . В качестве магнитных масс можно применять сверхмощные ферромагниты.

Турбинный вибратор работает следующим образом.

Турбинный вибратор при разбуривании сложных геологических разрезов вводится в компановку бурильной колонны и устанавливается над забойным двигателем или же в середине утяжеленных бурйльньк труб. Если предлагаемое устройство заранее не было введено в компановку бурильной колонны, то при появлении прихвата свободная от прихвата часть бурильно колонны извлекается из скважины,снабжается предлагаемьм устройством и после спуска заново соединяется прихваченной бурильной колонной. В процессе бурения скважины промывочная . жидкость, проходя через полый вал 2, минуя лопасти 3, поступает к долоту или забойному двигателю. Турбинный вибратор, находясь в компановке бурильной колонны, не создает вибрацию При появлении прихвата в состав буро вого раствора вводится нефтяная эмулсия и в колонну труб опускается запорный орган 6. При посадке запорног органа 6 на втулку 5 штифт 7 срезается сдвигается втулка 5 до упора 8

.1 1

и открывается проход к лопастям 3. Под действием напора жидкости лопасти 3 развивают моопюсть, необходимую для вращения полого вала 2. При вращении полого вала 2 магнитные массы 4 за один период вращения то контактируются, то отключаются , Во время кон тактирования (встречи) магнитные массы притягиваются одна к другой, лопасти полого вала 2 перемещаются вверх, а при расхождении магнитных масс гидравлическая сила, сжимая пружины 9, отталкивает лопасти полого вала от лопастей корпуса. При повторной встрече магнитных масс 4 цикл перемещения лопастей 3 вверх, а затем вниз, повторяется. Таким образом, при вращении полого вала 2 его лопасти совершают непрерывные продольные колебания. В процессе колебания, лопастей полого вала 2 изменяется рассто-.

9404

яние между гидравлическими парами лопастей 3, соответственно чему по длине полого вала изменяется гидравлические сопротивления движения потока жидкости и в циркуляционной

системе создаются мощные гидроимпульсные колебания. Эти колебания, распространяясь вверх и вниз от места расположения вибратора, создают вибрацию Б зоне прихвата и способствуют освобождению инструмента от прихвата.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого изобретения вытекает из повыпения надежности освобождения инструмента от прихватов в условиях больших глубин и сложных геологических условий. Применение предлагаемого устройства дает возможность создать в прихваченной части бурильной колонны инструмент от прихватов.

ТУРБИННЫЙ ВИБРАТОР ДЛЯ ОСБОБОВДЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ОТ ПРИХВАТА, содержащий корпус с лoпacтя да и польй вал с лопастями, образующими при вэа-t имодействии гидравлическую пару, циркуляционную втулку с бросовым запорным органом и элементы для образования продольных колебаний жидкости, отлич ающийся тем, что, с целью повышения мощности гидроимпульсных колебаний, лопасти иа валу установлены с возможностью осевого колебания, при этом каждая гидравлическая пара снабжена магнитными массами, выполненными в виде полых сегментов и установленньв 01 в продольном , сечении корпуса с чередованием места расположения смежных пар по противо- 5 положным сторонам вапа.