Снаряд для ударно-вращательного бурения Советский патент 1981 года по МПК E21B7/24 E21B10/02 

I

Изобретение относится к буровой технике, а именно к снарядам для вращательного бурения скважин с наложением вибрации.

Известен снаряд для бурения скважин ударно-вращательным способом, содержащий колонну труб, гидроударник, колонковую трубу и коронку с промывочными пазами 1

Недостатокм .данного снаряда является сложность конструкции из-за наличия в нем гидроударника.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для ударно-вращательного бурения, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными пазами на внутренней и внешней поверхности и сплошным кольцевым участком для перекрытия потока и корпус с переходником, соединенным с бурильной колонной С 2 .

Однако данный снаряд не обеспечи вает эффективного разрушения породы иэ-за незначительной силы ударов.

Целью изобретения является повышение эффективности разрушения породь путем увеличения силы ударов снаряда.

иель достигается тем, что снаряд снабжен установленным в корпусе кавитатором, жестко соединенным с переходником.

10

На фиг. 1 изображен снаряд, общий вид, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - положение породоразруша1ошего инструмента в момент удара; на фиг. 4 - породоразрушающий инструмент

ts в момент отрыва от забоя.

Снаряд состоит из бурильной трубы 1, соединенной с переходником 2, в котором размещен кавитатор 3 в виде дросселя с острыми кромками, или сопла.

20 Дроссель имеет канал 4 для прохода подводящего потока. Корпус в виде ко- лоноковой трубы 5 своей верхней частью соединен с переходником 2, а нижней с пбродоразрушающим инструментом; в виде коронки 6, Кавитатор 3 выступает в верхнюю часть копоновой трубы 5. Коронка 6 имеет режущую часть 7, иа внутренней и наружной боковых поверхностях которых выполнены пазы 8 и 9 для прохода между коронкой и керном 10 и стеной скважины 11. На торце 12 режущей части коронки 6 вьшолнен сплошной кольцевой участок 13, который разделяет подводящий и отводящий потоки. Между торцем 12 коронки и забоем 14 скважины при подъеме снаряда образу. ется зазор 15 для прохода промывочной жидкости.

Снаряд работает следующим образом 1 Промывочная жидкость прокачивается через колонну бурильных труб и далее через дроссель с каналом.4 и колонковую трубу 5.

При подъеме снаряда над забоем жидкость выходит из колонковой трубы 5 по боковым каналам 1 и 2 в- теле коронки 6 и зазору 15 между торцем 12 и забоем скважины 14, а при постановке снаряда на забой скважины канал 8 для выхода жидкости из колоковой трубы 5 перекрывается, так как между торiBivf 12 и забоем 14 скважины создаетя контакт.

Р-Р в бурильных трубах Давление

поднятого над забоем снаряда превы- шает давление в колонковой трубе Pj/ на величину перепада в дросселе д Р, при этом в колонковой трубе -5 образуется кавитационная полость. Образование кавитационной полости - результат истечения жидкости с большой скоростью через дроссель 4, при котором меняет-

ся агрегатное состояние жидкости и часть ее превращается в пар. Это явление связано с уменьщением скорости потока после дросселя в расширенном участке; диаметром D , в результате которого нарушается сплошность потока и в нем образуются газовые или паровые каверны.

После постановки снаряда на забой 14 скважинъ истечение жидкости на. колонковой трубе 5 прекращается, так как подводящий и отводящий потоки разделены торцем 12 коронки, контактирующим с забоем скважины. Жидкость заполняет кавитационную полость и давление Р в колонковом наборе повышается. Величина давления на короткий промежуток времени превышает давление Р в трубах, так как в полости колонковой трубы 5 при остановке по-

тика и захлопывания кавиташюнпого иузьфя образуется гидроудар. Рост давления PJ, приводит;к образованию подъемной силы, действующей вверх на переходник и приводящей к резкому подъему снаряда от забоя скважины. После подъема снаряда над забоем давление в колонковом наборе снижается, появляется условие для образования кавитационной полости, пропадает подъемная сила. Снаряд ударяет по забою сква жины и цикл подъема снаряда над забоем и удара снарядом по забою повторяется.

Удары коронкой снаряда по забою приводят к росту скорости бурения. Этому также способствуют импульсы давления между забоем и торцем коронки.

Таким образом, наличие кавитационного пузыря в поднятом над забоем снаряде позволяет поставить снаряд на забой, а перепад давления в дросселе 4 способствует увеличению осевого давления на забой скважины, так как к осево нагрузке от веса снаряда добавляется составляющая от давления жидкости со стороны бурильных труб 1. Постановка снаряда на забой приводит к захлопыванию кавитанионного пузыря и образованию подъемной силы. Частота и. характер колебаний снаряда определяется соотношением внутренних диаметров труб и колонкового снаряда, диаметром дросселя и его формой, расходом жидкости, длиной колонкового снаряда, глубиной скважины, осевой нагрузкой, а также рядом других факторов.

Конструкция коронки 6 может отличиться от описанной, однако принципиальной ее особенностью должно оставаться разделение подводящего и отводящего потоков при контакте торца коронки с забоем скважины.

Предлагаемый снаряд обеспечивает рост механической скорости бурения за счет увеличения силы удара породоразрушающего инструмента.

Формула изобретения

Снаряд для ударно-вращательного бурения, содержащий породоразрушаюший инструмент с промывочными пазами на внутренней и наружной поверхности и сплошным кольцевым участком для перекрытия потока и корпус с переходником, соединенным с бурильной колонной, отличающийся тем, что, с целью