Буровое долото режуще-скалывающего действия Советский патент 1992 года по МПК E21B10/60 

Ё

Использование: породоразрушающий инструмент для бурения скважин. Сущность изобретения: буровое долото содержит полый корпус, породоразрушающие элементы, гидродинамический излучатель. Гидродинамический излучатель выполнен в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциальными входными каналами. Гидромониторные насадки установлены соосно. Между насадками расположена эжекционная камера, которая соединена посредством цилиндрической трубки с гидродинамическим излучателем, Цилиндрическая трубка установлена в центре цилиндрической камеры завихрения излучателя. 2 ил.

Изобретение относится к породоразру- шающему инструменту, а именно к долотам режуще-скалывающего действия для бурения скважин.

Известно буровое долото, в котором посредством эжекции удаляется шлам из застойных зон 1.

Недостатком этого долота является его низкая эффективность, т.к. не используется эффект гидромониторного разрушения.

Известно также буровое долото, содержащее полый корпус, породоразруша- ющие элементы и гидродинамический излучатель 2.

Недостаток данного долота заключается в том, что, улучшэя эффективность воздействия струи промывочной жидкости на горную породу с точки зрения разрушения, не обеспечиваются условия своевременного выноса разрушенной породы из зоны разрушения из-за образования застойных зон.

Цель изобретения - повышение эффективности работы бурового долота за счет улучшения очистки и усиления разряжения в приосевой зоне излучателя,

Указанная цель достигается тем, что гидродинамический излучатель, установленный в корпусе бурового долота, выполнен в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциальными входными каналами. Кроме того, буровое долото снабжено двумя гидромониторными насадками, установленными соосно, с эжекционной камерой между ними, которая соединена посредством цилиндрической трубки с гидродинамическим излучателем, причем цилиндрическая трубка установлена в центре цилиндрической камеры завихрения излучателя.

Отличием предложенного изобретения от прототипа является то, что в корпусе бурового долота установлены гидродинамические излучатели, выполненные в виде

VI

х| Ю

VI

со

00

цилиндрической камеры завихрения с тангенциальными входными каналами, причем камера завихрения излучателя посредством цилиндрической трубки, установленной в центре, соединена с эжекционной камерой, образованной в корпусе долота между двумя гидромониторными насадками, установленными соосно.

Данное отличие позволяет признать заявляемое изобретение соответствующим критерию новизна.

В данном изобретении предлагается принципиально новый подход, исключающий образование застойных зон на забое за счет применения струй, имеющих закрученный характер течения. Известно, что на участках взаимодействия двух смежных закрученных струй застойные зоны не образуются. Последнее позволяет обеспечить своевременный вынос разрушенной породы, не допускать вторичного перемалывания шлама и в целом улучшать очистку забоя скважины. Гидродинамические излучатели вихревого типа за счет разряжения, возникающего в камере завихрения, обеспечивают более интенсивное расширение струи промывочной жидкости (по сравнению с обычной незакрученной струей), переходящее в пристеночное течение, что позволяет лучше омывать рабочую поверхность долота. Причем усиление разряжения в камере завихрения излучателя посредством цилиндрических трубок, гидромониторных насадок и эжекционной камерой между ними позволяет повысить мощность КПД излучателя и в целом эффективность бурового долота.

Таким образом заявляемое изобретение можно признать соответствующим критерию существенные отличия.

На фиг.1 изображено буровое долото, разрез; на фиг.2 - разрез А-А излучателя.

Буровое долото состоит из полого корпуса 1, армированного породоразрушаю- щими элементами, в корпусе расположены гидродинамический излучатель 2 (количество их выбирается, исходя из технологических условий бурения: объем прокачиваемой жидкости, допустимый перепад давления при прокачке) и две гидромониторные насадки 3 с эжекционной камерой 4 между ними. Гидродинамический излучатель представляет собой цилиндрическую камеру завихрения с тангенциальными входными каналами 5 (фиг.2). В центре цилиндрической камеры завихрения излучателя установлена цилиндрическая трубка 6, другой конец которой подведен к эжекционной камере 4. В случае, если количество излучателей больше одного, то цилиндрическая

трубка б из каждой камеры завихрения соединяется в общий коллектор 7 (как показано на чертеже), от которого подводится патрубок к эжекционной камере 4. Не исключается возможность, когда для каждого излучателя или группы эжекция обеспечивается посредством отдельной пары гидромониторных насадок с эжекционной камерой. Буровое долото работает следующим

0 образом.

При вращении долота к нему прикладывается осевая нагрузка и подается промывочная жидкость, которая через тангенциальные входные каналы 5 поступа5 ет в камеру завихрения гидродинамичекого излучателя 2, образуя в камере периферийное закрученное течение, где в приосевой зоне образуется противоток промывочной жидкости, вызывающий пульсацию давле0 ния жидкости, воздействующей на забой. Выходя из излучателя струя за счет пульсаций давления жидкости, воздействует на породу, вызывая разрушение и доразрушение зон предразрушения горной породы. Закру5 ченный характер течения струи на выходе из излучателя исключает возможность образования застойных зон, поскольку на участках взаимодействия закрученных струй зоны не образуются, наблюдается интенсивная

0 турбулентность потока, что позволяет обеспечить лучший отрыв шлама, его своевременное удаление с забоя и позволяет не- допускать вторичного перемалывания. Кроме того, за счет закрученного характера

5 течения потока в камере завихрения гидродинамического излучателя в приосевой зоне возникает разряжение, обеспечивающее более интенсивное расширение струи промывочной жидкости (по сравнению с обыч0 ной незакрученной струей), переходящее в пристеночное течение, что позволяет лучше омывать рабочую поверхность долота.

Другая часть промывочной жидкости, подающейся в полый корпус бурового доло5 та, поступает в гидромониторную насадку 3, которая подает эту жидкость в последующую гидромониторную насадку, при этом в эжекционной камере 4 создается разрежение, усиливающее разрежение в камере за0 вихрения излучателя .посредством патрубка 8, коллектора 7 и цилиндрических трубок 6. Дополнительное разрежение, создаваемое камерой 4, позволяет за счет увеличения зоны разрежения в камере завихрения из5 лучателя увеличить его мощностью и КПД и тем самым повышается эффективность работы бурового долота (увеличение механической скорости бурения и проходки на долото). В результате интенсификации работы излучателя на выходе его увеличивается амплитуда пульсаций давления жидкости, что позволяет более эффективно отрывать выбуренную породу от забоя, интенсифицировать процесс разрушения и доразрушения горной породы.

Формула изобретения Буровое долото режуще-скалывающего действия, включающее полый корпус с гидродинамическими излучателями, и армированный породоразрушающими элементами, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности его рабоФиг 7

0

ты за счет увеличения мощности излучателя, оно снабжено эжекционным узлом, выполненным в виде двух гидромониторных насадок, установленных соосно, с камерой между ними, соединенной посредством цилиндрической трубки с гидродинамическим излучателем, причем гидродинамический излучатель выполнен в виде цилиндрической камеры завихрения с тангенциальными входными каналами, а цилиндрическая трубка установлена в центре цилиндрической камеры завихрения.

Фиг. 2.