Устройство для бурения скважин Советский патент 1990 года по МПК E21B10/08 

Изобретение относится к устройствам для бурения глубоких скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности бурения путем дополнительного снижения давления на забое и улучшения условий работы забойного двигателя.

На чертеже показано устройство для бурения скважин.

Устройство содержит нижнюю 1 и верхнюю 2 части бурильной колонны, скважинныи насос 3 струйного типа, всасывающая линия 4 которого сообщена с внутренней полостью 5 нижней части 1 бурильной колонны, а нагнетательная линия 6 - с наружным пространством 7, Выход 6 из насосного агрегата 3 размещен между нижней 1 и верхней 2 частями бурильной колонны. Гидравлический забойный двигатель 8 имеет ротор 9, связанный с породоразрушающим инструментом 10, и статор 11, соединенный с нижней частью 1 бурильной колонны.

Полости высокого 12 и низкого 13 давления забойного двигателя 8 сообщены с наружным пространством 7 бурильной колонны, а наружный диаметр 14 бурильной колонны между выходом полостей высокого 12 и низкого 13 давления забойного двигателя 8 выполнен реныпе диаметра породоразрушающего инструмента 10 на величину а, определяемую из соотношения

а Ap G njCj L

Ч PRn(D+d)4 где Ац„ - коэффициент сопротивления

тг - плотность бурового раствора, г/см5;

Q - расход бурового раствора, л/с;

L - расстояние между выходом полостей забойного двигателя в наружное пространство бурильной колонны, м; D - диаметр породоразрушающего

инструмента, мм; d - диаметр бурильной колонны,

мм;

Ркп - перепад давления на забойном двигателе, кгс/см . Устройство работает следующим образом.

После спуска устройства в скважину до забоя производят пуск сква- жинного насоса 3, который осуществляет циркуляцию бурового раствора по

контуру от выхода 6 из насосного агрео

гата J по кольцевому наружному пространству 7 к забойному двигателю 8, далее к забою, породоразрушающему инструменту 10 по внутреннему каналу в роторе 9 двигателя 8 и внутренней полости 5 нижней части 1 бурильной колонны к всасывающей линии 4 насоса 3. I

Перепад давлений, затраченный насосом 3 на перекачку жидкости от выхода 6 до забоя (нисходящий поток), вычитается из давления гидростатического столба жидкости в скважине. Основным гидросопротивлением в нисходящем потоке является забойный двигатель 8. Поэтому гидравлическая мощность, создаваемая скважинным насосом 3, практически полностью расходуется на снижение давления на забое скважины и одновременно на вращение под нагрузкой породоразрушающего инструмента 10. Для эффективной работы устройства необходимо обеспечить возможно более полное поступление жид

кости непосредственно в рабочие органы двигателя 8. Это обеспечивается уплотнением двигателя 8 в скважине путем уменьшения зазора, применения пластичных уплотнителей, перекрывающих переток жидкости помимо рабочих органов двигателя при его работе и других технических средств. Благодаря тому, что забойный двигатель 8 выполняется с диаметральными габаритами, близкими к диаметру породоразрушающего инструмента К), определенными по приведенному соот- ношению,создается гидравлическая сила от срабатываемого в нем перерада давлений, действующего на кольцевую площадь между этими диаметрами. Эта сила может составлять величину, превышающую необходимую нагрузку на по- родоразрушающий инструмент, т.е. на основе использования этой силы можно осуществлять бурение с высокими нагрузками на долото при облегченной бурильной колонне и отсутствии утяжеленных бурильных труб.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, содержащее бурильную колонну с верхней и нижней частями, размещенные на бурильной колонне скважинньй насос, всасывающая линия которого сообщена с нижней частью бурильной колонны, а нагнетательная размещена между верхней и нижней частями и сообщена с наружным пространством бурильной колонны, и гидравлический забойный двигатель с полостью высокого дав10

ления на входе и низкого давления на выходе из двигателя, ротор кото-- рого соединен с породеразрушающим инструментом, а статор - с нижней частью бурильной колонны, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем дополнительного снижения давления на забое и улучшения условий работы забойного двигателя, полости высокого и низкого давления забойного двигателя выполнены с возможностью сообщения с наружным пространством бурильной колонны, наружный диаметр которой между выходом полостей высокого и низкого давления забойного двигателя в наружное пространство бурильной колонны выполнен меньше диаметра породоразрушающего инструмента на величину а, определяемую

из соотношения 3

20

25

30

35

а

kn

(D+d)

где Лкп- коэффициент сопротивления -0,25;

у - плотность бурового раствора, г/см3;

Q - расход бурового раствора, л/с;

L - расстояние между выходом полостей забойного двигателя в наружное пространство бурильной колонны, м}

D - диаметр породоразрушающего инструмента, мм;

d - диаметр бурильной колонны,

мм:

40

кп

- перепад давления на забойном двигателе, кгс/см2.

Изобретение относится к бурению глубоких скважин. Цель - повышение эффективности бурения путем дополнительного снижения давления на забое и улучшение условий работы забойного двигателя. Для этого полости высокого и низкого давления забойного двигателя выполнены с возможностью сообщения с наружным пространством бурильной колонны. 1 ил.