Забойный шламодробитель Советский патент 1981 года по МПК E21B21/00 

1

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам для интенсификации промывки скважин.

Совершенствование очистки забоя скважин является ресурсом в повышении технико-экономических показателей бурения. Как показала практика бурения, не все частицы шлама, образованные при разрушении долотом породы забоя, сразу же выносятся в надцОлотное пространство и транспортируются на поверхность tl. Часть наиболее крупных частиц не сп;собна вынестись потоком в наддолотное пространство и перемалывается долотом до необходимых размеров. Дргая часть крупных частиц выносится в наддолотное пространство, но при недостаточной подъемной силе промывочной жидкости они находятся там до тех пор, пока не преобретут необходимые размеры путем вторичного перемсшывания долотом или элементами бурильной колонны. Перемалывание шлг1ма долотом ухудшает процесс разрушения, уменьшает механическую скорость бурения и проходку на долот6. Следовательно, улучшение очистки забоя скважины способствует повьаиению технико-экономических показателей бурения скважин.

Известен интенсификатор циркуляции потока в затрубном пространстве скважин, который состоит из корпуса, колеса центробежного насоса, укрепленного соосно на колонне труб для привода долота. Сверху и снизу колеса устанавливаются направляющие потока, состоящие из ребер. Эти направляющие установлены свободно на трубах и при вращении последних остаются неподвижными за счет сцепления со стенками скважины r2j.

Однако такая конструкция не позволяет приблизить колесо к забою, что снижает подъемную силу для выноса крупных фракций шлама из зоны долота. Кроме того, крупные фракции

0 шлама не разрушаются, что может вызвать их оседание, в зонах с пониженным .значением скорости потока и привести к осложнениям при бурении.

Известен также забойный шламодробитель, включающий корпус с центральным провывочным каналом и струйный насос с соплом, диффузором и приемной камерой с промывочными каналами. Данный шламодробитель имеет так0ке дополнительный струйный насос и

демпферный поршень, установленный с возможностью осевого перемещения в центральном канале корпуса, причем струйные насосы расположены последовательно и жестко связаны с демпферным поршнем, а их диффузоры образуют с корпусом шламодробящие элементы в виде попеременно смыкающихся челюстей , Засасываемый струйными насосами шлам попадает в челюсти ьиламодробителя и подвергается дополнительному измельчению до крупности частиц которые могут быть вынесены восходящим потоком промывочной жидкости Гз

Недостатком данного устройства является сложность его конструкции, и вследствие этого снижение надежности и долговечности работы.

Цель изобретения - упрощение конструкции 11шамодробителя.

Указанная цель достигается тем, что шламодробящие элементы выполнены в виде лопастей, жестко укрепленных на внешней стороне корпуса, причем каждая лопасть состоит из трех последовательных участков, расположенных соответственн-о под углами 55-65°, 40-50°и 10-20 к оси корпуса, а верхний участок лопастей и межлопастная часть корпуса на этом участке имеют резцы, расположенные в шахматном порядке с постепенным уменьшением расстояния между резцами снизу вверх от 40 и 10 мм.

На чертеже представлено предлагаемое; устройство.

Устройство состоит из корпуса 1 , на концах которого находятся резьбовые соединения 2 и 3. На корпусе расположены лопасти 4, каждая из которых состоит из трех частей А, Б и В, расположенные соответственно под углами к оси 60+5°, 45 + 5, 15+5° а участок В лопасти и межлопастная часть корпуса на этом участке вооружены твердосплавными резцами 5, расположенными в шахматном порядке с постепенным уменьшением расстояния между ними по горизонтали и вертикали от 40 до 10 мм.

Частями А и Б лопастей происходит захват и разгон бурового раствора вместе с частицами шлама. Эта часть интенсификатора выполняет роль осевого насоса. Ускоренные частицы попадают на резцы части В лопасти. За счет г ентробежных сил и изменения угла наклона лопасти частицы прижимаются к резцам и, постепенно измель чаясь, выносятся в кольцевое пространство. Углы наклона лопастей, выбирались экспериментально на лабораторной установке.

Расстояние между резцами выбрано исходя из того, что согласно исследованиям размер частиц шлама на забое может достигать 35-40 мм, в то время как на устье выносятся частицы размером 6-8 мм. Поэтому расстояние между резцами в первом ряду снизу равно 40 мм и, постепенно уменьшаясь по горизонтали-и вертикали, составляет в последнем ряду 10 мм. В соседних, рядах резцы расположены в шахматном порядке. Таким образом, при движении по этим резцам происходит постепенное уменьшение размера крупных частиц.

Результаты испытаний свидетельст1вуют о том, что наибольшая эффективность от применения предлагаемого устройства может быть достигнута при турбинном бурении. При роторном бурении желательно работать при скоростях вращенияротора 100 об/с и вы ше.

В настоящее время способ и устройство находятся в стадии промышленного испытания.

Формула изобретения

Забойный шламодробитель, включающий корпус и шламодробящие -элементы отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, шламодробящие элементы выполнены в виде лопастей, жестко укрепленных на внешней стороне корпуса, причем каждая лопасть состоит из трех последовательных участков, расположенных соответственно под углами 55-56°, 40-50° и 10-20° к оси корпуса, а верхний участок лопастей и межлопастная часть корпуса на этом участке имеют резцы, расположенные в шахматном порядке с- постепенным уменьшением расстояния между резцами снизу вверх от 40 до 10 мм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.Акопов Э.А. Очистка забоев глубоких скважин, м., Недра, 1970, с. 22-23.

2.Патент США № 2794617, кл. 175-323, опублик. 1957.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2681465/03,

кл. Е 21 В 21/00, 1978.