Устройство для бурения скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B7/00 E21B17/07 

Изобретение касается бурения скважи ударно-вращательным способом. Известно устройство для бурения,, включающее породоразрушающий инструмент и стальные стержни, . собствен- ные волновые сопротивления которых в 40-60 раз выше сопротивления, которое оказывает разбуриванию забой IJ. Недостатком этой конструкции ся большая . потеря энергии за счет рас- пространения волн напряжений по бурнпьной колонне. Известно устройство для бурения, включающее породоразрушающий инструмент, бурильную трубу, генератор коле баний магнитострикциоиного типа, ycfa новленный над ним oтpa)kaтeль волн напряжений, и средство для прижатия . бурового инструмента к забою, скважины установленное над отражателем волн напряжений 2j. Недостаток такого устройства заклк чается в том, что оно имеет сложную конструкцию и низкий кпд за счёт рассеивания энергии. Цель изобретения - повышение КПД устройства за счет уменьшения рассеивания энергии. Это достигается тем, что устройство снабжено дополнительным отражателем волн напряжений, имеющим коэффициент отражения меньше, чем коэффициент отражения основного отражателя волн напряжений, и установленным ниже генератора, причем отражатели волн напряжений вьшолнены в виде набора металлических пластин с разными волновыми сопротивлениями, амортизатор выполнен резинрметалпическим, а генератор гидродинамическим. На чертеже схематически изображено устройство для бурения скважин. Устройство для бурения скважин включает породоразрушающий инструмент 1, резинометаллический амортизатор 2, жестко соединенн;51й с основным .отражателем 3 волн напряжений посредстBOM бурильной трубы 4. Основной отражатель 3 волн напряжений жестко соединен с резонаторным участком 5, в КОтбром закреплен гидродинамический генератор 6 ультразвуковых колебаний, ниже которого установлен дополнитйпь ый отражатель 7 волн напряжений. Основной и дополнительный отражатели волн нагпряжений выполнены составными в виде набора металлических пластин, Породоразрушающий инструмент 4 (буровая коронка или шарошечное долото) соединен жёстко с Дополнительным отражателем 7 волн напряжений посредством колонковой трубы

Устройство работает следующим образом, - ;,.-.При прохождении промывочной жидкости через гидродинамический генератор 6 возникают ультразвуковые колебания,

которые передаются акустическому резонатору 5, передаются в виде волн напряжений как.вверх, так и вниз по резонаторному участку 5. Резонаторный участок имеет свою собственную резонирующую частоту. Одна из гармоник волн напряжений срезонирует при совпадении с собственной частотой резонаторного участка и произойдет выброс энергии к забок) скважины, так как коэффициент

отражения нижнего отражателя меньше, чем верхнего,

Так как верхний и йижний отражйтёли 3,7 (акустические зеркала) вьтолнены из комбинации металлических, пластин с разными волновыми сопротивлениями, причем волновое сопротивление каждой пластины подобрано таким, чтобы Отражение от каждой из пластин составляло четверть подающей волны, все волны

отражения от каждрй из шастин Щ дыва сяГв , Таким образом, отражатели обладают селективной отражательной способностью и в резон аторномучйст ке 5 будет возбуждаться только определенная гармоника генерируемого спектра частот

РезинометаллическиЙ амортизатор 2 в процессе работы устройства для постоянного прижатия породоразрущйющего инструмента 1 к забоЪ скважины, с

целью предотвращения рассеивания энергии при разрущйнии забоя, и одновременно служит фильтром низкочастотных динамических нагрузок набурильную колонну, а высокочастотные динамические напряжения, проходящие по материалу резонаторного участка 5 отражаются отражателем 3. Таким образом, приближение циклической частоты вынуждающей силы к значению собственной частоты системы приводит к явлению резонанса, который сопровождается разным возрастанием амплитудь колебаний собственной частоты резонаторного участка.

Формула изобретения

1.Устройство для бурения скважин, включающее породоразрушающий инструмент, бурильную трубу, генератор колебаний, установленный над ним отражатель волн напряжений, и амортизатор, установленный над отражателем волн напряжений, отличающееся тем, что, с целью повыщения КПД устройства за счет уменьщеция рассеивания энергии, оно снабжено дополнительным отражателем волн напряжений, имеющим коэффициент отражения меньше, чем коэффициент хэтражения основного отражателя волн напряжений, и установленным ниже генератора.

2.Устройство по п, 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что отражатели волн напряжений вьтолнены в виде набора металлических пластин с разными волновы(Ли сопротивлениями.

3.Устройство по пп. 1 и 2, о ттичающееся тем, что амортизатор выполнен резинометаллическим.

4.Устройство по пп. 1-3, о т л ичающееся тем, что генератор выполнен гидродинамическим.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 2713472, кл. 175-56, опублик. 1951,

2,Патент США N9 2858108,

кл, l75-56j опублик. 1951 (прототип).