Устройство для бурения Советский патент 1981 года по МПК E21B3/00 

Изобретение относится к бурению скважин большого диаметра в кредких породах относительно маломощными станками, например, при бурении скважин на воду. Известно устройство для бурения, использующее энергию и гидростатическое давление столба промывочной жидкости ДЛИ создания осевой нагруз ки на долото при роторном способе бурения, включающее раскрепительный узел, гидроцилиндр со штоком и порш нем, а также насос, приводимый во вращение от гидродвигателя или бурильной колонны через зубчатое заце ленив , смонтированное внутри гидроцилицдра l . Однако наличие таких сложных узлов, Тсак гидродвигатель, насос и зубчатое зацепление делает работу устройства крайне ненадежной. Кроме того, оно требует больших затрат мощности на привод буровых насосов для очистки забоя скважин. Известно также устройство для бу рения содержащее буровой инструмен распределительный узел с центрально трубой, гидроцилиндр, размещенный в нем поршень со штоком, насадку и диффузор 2 т. Однако это устройство требует больших затрат мощности на очистку забоя. То есть возникает явное противорение: с одной стороны механизм забойной подачи обеспечивает высокие осевые нагрузки на забой, что ведет к объемному разрушению пород с образованием шлама высокой крупности при относительно меньших энергических затратах; с другой стороны для обеспечения постоянной скорости разрушения породы требуется постоянное удаление крупного шлама, что вызывает потребность в насосах высокой производительности, а это в свою очередь, ведет к большим затратеил мощности и увеличению веса насосного оборудования и увеличению диаметра бурильных труб. Поэтому при работе с механизмом забойной подачи на станках малой мощности эффективность бурения значительно ниже (в несколько раз) теоретических возможностей механизма забойной подачи. . Цель изобретения - повыдение эффективности роторного бурения скважин большого диаметра. Поставленная цель достигается тем, что буровой инструмент над распрямительным узлом выполнен в виде

войной колонны бурильных труб, прием наружная колонна телескопически вязана с распределительным узлом с возможностью передачи крутящего омента нижерасположенному буровому инструменту, внутренняя колонна имеет радиальные отверстия и телескопиески связана с центральной трубой распределительного узла с возможностью перекрытия отверстий, а насадка и диффузор установлены во внутренней колонне.

На чертеже изображено устройство ля бурения, общий вид.

Устройство имеет крепильный узел 1, гид 5оцилиндр 2 и установленный в нем поршень 3 со штоком 4, внутри которого установлена телескопическая труба 5. В верхней части раскрепительного узла 1 установлены, трубы 6 и 7, которые образуют телескопическую пару способную передавать крутящий момент ниже расположенному буровому инструменту. Гидравлическая насадка 8 и диффузор 9 установлены в трубу 10 с радиальными отверстиями, которая с централь- . ной связана телескопически с возможностью перекрытия радиальных отверстий трубой 11. Трубы 7 и 10 являются элементами наружной и внутренней двойной колонны бурового инструмента, расположенного над раскрепительным узлом.

Соединения телескопических пар герметизированы сальниками. При этом насадка 8, диффузор 9, кольцевой канал междуурубами 11 и 7, радиальные отверстия в трубе 10, а также канал в штоке 4 соединены между собой .таким образом, что в крайних положениях дают возможность осуществлять либо обратную, либо прямую промывку забоя.

Устройство работает следующим образом.Устройство на двойной колонне .бурильных трубах спускают в скважину и устанавливают на забой. Под действием веса гидроцилиндр 2 опускается вниз, поршень 3 занимает крайнее верхнее, а трубы 7 и 10 крайнее нижнее положение. При этом радиальные отверстия в трубе 10 перекрыты центральной трубой 11.

При подаче буровым насосом промывочной жидкости в кольцевое пространство .(ежду трубами 7 и 9 раскрепительный узел 1 под перепадом давления, возникающим на насадке 8, закрепляется в стволе скважины. Создается осевая нагрузка,передаваемая на долото, равная перепаду давления. В то же время в результате взаимодействия насадки 8 и диффузора 9 в центральном канале ниже насадки создается разряжение, под действием которого возникает обратная циркуляция промывочной жидкости.

Долото приводится во вращение через колонну бурильных труб.

Разрушенная порода обратным пое ТОКОМ промывочной ЖИДКОСТИ ВЫНОСИТСЯ на поверхность по центральному каналу.

По мере углубления скважины долото вместе со штоком и поршнем переQ мещается вниз. По окончании рабочего хода поршня колонна бурильных труб приподнимается. При этом трубы 7 и 10 перемещаются относительно труб б и 11 в крайнее положение и открывают радиальные отверстия в трубе 10. 5 Давление в надпор иневом пространстве падает и возникает прямая промывка забоя. При необходимости центральный канал на поверхности перекрывается золотниковым устройством (не показан, 0 При прямой промывке давления в надпоршневом пространстве падает, плшлки раскрепительного узла освобождаются ,гидроцилиндр под действием веса опускается в крайнее нижнее -по5 ложение, бурильные трубы опускаются, радиальные отверстия в трубе 10 перекрываются и при подаче промывочной жидкости повторяется цикл бурения с обратной промывкой.

Q Таким образом обеспечивается, разрушение породы с эффективной очисткой забоя, что значительно увеличивает механические скорости бурения.

Формула изобретения

Устройство для бурения, содержащее буровой инструмент, раскрепительный узел с центральной трубой, гид0 роцилиндр, размещенный, в нем поршень со штоком, насадку и диффузор, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности роторного бурения скважин большого диаметра, буровой инструмент над раскрепительным узлом выполнен в виде двойной колонны бурильных труб, причем наружная колонна телескопически связана с раскрепительным узлом с возQ можностью передачи крутящего момента нижерасположенному буровому инструменту, внутренняя колонна имеет радиальные отверстия и телескопически связана с центральной трубой раскрепительного узла с возможностью перекрытия радиальных отверстий, а насадка и диффузор, установлены во внутренней колонне.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0 1. Патент США № 3138214, кл. 175/230, опублик. 1964.

2.Авторское свидетельство СССР № 481688, кл. Е 21 В 3/12, 1971.