Гидромониторный бур Советский патент 1992 года по МПК E21C45/00 

И

Использование: проходка скважин, скважинная разведка и разработка месторождений. Сущность изобретения: в корпусе, сообщающемся с высоконапорным ставом, установлены верхний опорный стакан с обтекателем и радиально установленными относительно него успокоительными пластинами и нижний упорный стакан с кольцевым диффузором и равным количеством каналов для эжекции пульпы и компановки струи, сообщающихся с кольцевым диффузором. Между стаканами размещены рабочее колесо турбины с успокоителем с радиальными пластинами и гидромониторные насадки. Обтекатель, колесо турбины, гидромониторные насадки установлены с возможностью вращения и периодического перекрытия выходного сечения гидромониторных насадок торцами стенок каналов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к техническим средствам скважинных методов разведки и разработки месторождений, а также может быть эффективно использовано при проходке инженерно-геологических скважин.

Наиболее близким к изобретению является гидромониторный бур, включающий высоконапорный став, гидравлически связанный с гидромониторными насадками, импульсатор, приемные окна для эжектиро- вания пульпы, режущие элементы, закрепленные по образующей нижнего торца корпуса.

Недостатком такого гидромониторного бура является низкая его надежность вследствие заклинивания диска в корпусе эжек- тируемыми твердыми частицами.

Цель изобретения - повышение эффективности бурения зя счет увеличения мощности гидравлических импульсов и улучшение надежности.

На фиг. 1 изображен гидромониторный бур, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А; на фиг. 3 - нижний упорный стакан в изометрии.

Гидромониторный бур состоит из высоконапорного става 1 (насосно-компрессор- ныхтрубНКТ), корпуса 2, верхнего опорного стакана 3 с радиально расположенными успокоительными пластинами 4, обтекателя 5, рабочего колеса турбины 6 с лопатками 7, гидромониторный насадок 8, успокоителя 9 с радиально расположенными пластинами 10, нижнего упорного стакана 11, окон 12 для эжекции пульпы, каналов 13 для эжекции пульпы, каналов 14 для повышения компактности импульсных и пульсирующих струй, кольцевого диффузора 15, режущих элементов 16

2 %

Ю

Верхний опорный стакан 3, успокоитель 9 и нижний упорный стакан 11 жестко закреплены в корпусе бура 2, Обтекатель 5, турбина б с лопатками 7 и гидромониторные насадки 8 жестко соединены между собой с возможностью вращения вокруг вертикальной оси с одинаковой угловой скоростью, опираясь пятой 17 в подпятник 18 и полуосью 19 в подшипник скольжения 20 верхнего стакана 3. Гидромониторные насадки 8 расположены по спирали, при этом диаметры выходных сечений различные.

Гидромониторный бур работает следующим образом.

Высокоскоростной поток из высоконапорного става 1 через внутреннюю полость верхнего стакана 3 поступает на рабочее колесо турбины 6 Взаимодействуя с расположенными под углом к потоку лопатками 7, приводит во вращение гидромониторные насадки 8. Высокоскоростные струи, истекающие из насадок 8, двигаясь поступательно относительно торца нижнего стакана 11 по спирали, периодически перекрываются торцовыми гранями радиальных перемычек 21. При этом, если диаметр выходного сечения струй меньше или равен толщине перемычки В, струи работают в импульсном режиме, а при превышении названного размера - в пульсирующем, что положительно сказывается на разрушающей способности потока.

Кроме того, полное или частичное перекрытие струй автоматически приводит к воз- никновению каскада гидравлических ударов по забою открытыми струями со значительным повышением напора. Частичная деформация струй перемычками 21 приводит к возникновению кумулятивного эффекта воздействия на забой, чему способствуют каналы 14 и диффузор 15, служащие для повышения компактности струй.

Удаление бурового шлама производят методом прямой промывки, при этом часть твердых частиц через окна 12 поступает в каналы 13 для эжекции пульпы, которые вместе со струей воды создают высокоскоростной поток рабочего агента с неравномерной пульсацией скоростей по его сечению.

Формирование боковой поверхности скважины осуществляется режущими элементами 16, расположенными по его образующей нижнего торца корпуса 2, за счет

механического вращения НКТ 1. Для увеличения скоростей восходящего потока пульпы по межтрубному пространству, образованному обсадной колонной 22 и НКТ 1, лопатки 7 рабочего колеса турбины 6

конструктивно располагают для создания вращения гидромониторных струй, а следовательно, и восходящего потока, совпадающего с направлением механического вращения гидробура.

Предлагаемый гидромониторный бур обеспечивает повышение эффективности бурения в автоматическом режиме за счет комплексного использования эффектов импульсного, пульсирующего воздействия, кумуляции, гидроударов и частично кавитации с эрозионным разрушением забоя скважины.

Формула изобретения

2,Бур по п.1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что гидромониторные насадки имеют различные выходные сечения.

Фиа.1

J5

Фиг.2.