Способ бурения скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1977 года по МПК E21C37/16 E21C25/60 E21B7/18 

1

Изобретение касается способа бурения скважин посредством режущего инструмента и подаваемой под давлением струи жидкости, в которой создают ультразвуковые колебания.

Известен способ бурения скважин, когда на забой подается поток бурового раствора, который разделяется на несколько струйных потоков. В одной части струйных потоков генерируются переменные акустические импульсы высокого и низкого давлений, а в другой части - акустические импульсы высокого и низкого давлений, которые не сопадают по фазе с импульсами, генерируемыми в первой части потоков. Генерирование импульсов высокого и низкого давлений происходит при прохождении бурового раствора через гидравлическое сопротивление, выполненное в виде гидродинамической решетки - резонатора.

Однако известный способ бурения характеризуется сравнительно малой скоростью проходки, так как происходит большие потери гидродинамического напора потока бурового раствора при прохождении через решетку - резонатор,

Наиболее близким по технической сущности и создаваемому эффекту к предлагаемому является способ бурения скважин посредством режущего инструмента и подаваемой под давлением струи жидкой среды, на которую воздействуют переменными высокочастотными и

низкочастотными импульсами и направляют ее через канал режущего инструмента на забой буримой скважины. Устройство для осуществления известного способа содержит буровую штангу и режущий инструмент с каналом, перед которым расположен генератор высокочастотных и низкочастотных колебаний, воздействующий на жидкую среду, подаваемую по штанге.

Указанный способ так же, как и ранее упомянутый, не обеспечивает достаточно высоких скоростей бурения, а используемое для его реализации устройство сравнительно сложно по конструкции.

Согласно изобретению, режущий инструмент закрепляют упруго так, что при прохождении через него жидкой среды он совершает колебания, осуществляя ударное воздействие на забой буримой скважины.

В устройстве для осуществления предлагаемого способа режущий инструмент соединен со штангой посредством сильфона, который служит генератором колебаний, создаваемых при протекании через него жидкой средьь

При этом режущий инструмент имеет Hd периферийной части каналы для отвода от работанной жидкой среды из приэабойной зоны буримой скважины. Предлагаемый способ позволяет увеличить

скорость бурения скважин,

На чертеже показано предлагаемое устройство для реализации способа, продольный разрез.

Способ образования скважин заключается в следующем.

Предварительно забуривают скважину на небольшую глубину, например с помощью шнекового инструмента. Затем в подготовленную таким образом скважину, опускают колонну буровых штанг 1. К нижней части буровных штанг 1 посредством сильфона 2, внутренний диаметр которого равеи внутреннему диаметру буровых штанг 1, прикрепляют режущий инструмент 3, например в виде конического бойка с породоразрушающими вставками 4 с центральным каналом 5 для прохождения потока жидкой среды и с периферийными отводными каналами 6 для циркуляции жидкой среды.

С помощью насоса, располагаемого на устье скважины, подают под давлением поток жидкой среды к забою скважины. При прохождении потока жидкой среды через сильфон 2 происходит срыв вихрей жидкости с гофров сильфона в поток с частотой, пропорциональной скорости прохождения потока, в. результате чего в нем генерируются звуковые и ультразвуковые колебания. Одновременно при истечении потока жидкой среды через канал 5, который сужается к выходу, происходит вибрация режущего инструмента 3, обусловленная реакцией истекающей струи, упругостью сильфона 2 и неравномерностью подачи потока жидкой среды насосом.

В конечном итоге разрушение породы на забое скважины происходит за счет ударновибрационного воздействия на нее инструмента 3, давления жидкой среды в виде направленной струи и ультразвука.

Предлагаемый способ позволяет отказаться от необходимости вращения режущего бурового инструмента и исключить динамические нагрузки на колонну буровых штанг.

Формула изобретения

I. Способ бурения скважин посредством режущего инструмента и подаваемой под давлением струи жидкой среды, на которую воздействуют переменными высокочастотными и низкочастотными импульсами и направляют

ее через канал режущего инструмента на забой буримой скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости бурения, режущий инструмент закрепляют упруго так, что при прохождении через него жидкой

среды он совершает колебания, осуществляя ударное воздействие на забой буримой скважины.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее буровую штангу и режущий инструмент с каналом, перед которым расположен генератор высокочастотных и низкочастотных колебаний, воздействующий на жидкую среду, подаваемую по штанге, отличающееся тем, что режущий инструмент соединен со штангой посредством сильфона, который служит генератором колебаний, создаваемых при протекании через него жидкой среды.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что режущий инструмент имеет на периферийной части каналы для отвода отработанной жидкой среды из призабойиой зоны буримой скважины.