Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН
УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к забойным ударникам для ударно-вращательного бурения скважин. Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение надежности и моторесурса устройства. Забойный ударник содержит переходник 1 для соединения с бурильной колонной, корпус 2, соединенный с переходником 1. В полости 3 корпуса 2 размещен боек 4 с осевым каналом 5. Боек 4 установлен с возможностью вертикальных перемещений по направляющим 6. К нижней части корпуса 2 прикреплен узел осевого разъединения бурильной колонны в виде водила 7 и шпинделя 8 с осевым каналом 9 и с наковальней 10 в верхней части. Водило 7 и шпиндель 8 сопрягаются между собой по многогранным поверхностям. На нижнем конце шпинделя 8 навернут наддолотный переходник 12 для подсоединения бурового долота. Канал 9 в шпинделе 8 выполнен соосно с осевым каналом 5 в бойке 4, канал 5 имеет одинаковое по всей высоте бойка сечение, равное сечению канала 9 шпинделя 8, причем боек и шпиндель установлены так, что при работе ударника каналы 9 и 5 постоянно сообщаются между собой. Ударник соединяют с колонной бурильных труб, опускают на забой и подают в бурильную колонну промывочную жидкость. Статическую нагрузку на долото сообщают частью веса низа бурильной колонны и весом бойка 4, она передается через переходник 1, корпус 2, водило 7 и торцы водила (нижний) и наддолотного переходника 12 (верхний). При вращении ударника долото, опертое на забой, совершает при перекатывании по нему вертикальные перемещения, передаваемые водилу 7 с присоединенным к нему корпусом 2 и переходником 1 бойку 4. Названные массы, достигнув верхней точки, под действием силы тяжести начинают свободно падать и наносят удары по долоту, заставляя внедряться в породу зубья его шарошек. Одновременно с механическими ударами боек 4 и корпус 2 с водилом 7 при движении вниз возбуждают гидравлический импульс, направленный в сторону забоя и формируют поток жидкости на забой. 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2012759
Класс(ы) патента: E21B4/14
Номер заявки: 4793655/03
Дата подачи заявки: 19.02.1990
Дата публикации: 15.05.1994
Заявитель(и): Московский институт нефти и газа им.И.М.Губкина
Автор(ы): Ангелопуло О.К.; Броун С.И.; Диффинэ Э.А.
Патентообладатель(и): Броун Сергей Ионович
Описание изобретения: Изобретение относится к бурению скважин, а именно к устройствам для ударно-вращательного бурения с использованием ударно-волновых и гидроимпульсных процессов, необходимых для интенсификации бурения скважин любой глубины и диаметра.
Известно устройство для бурения скважин, включающее долото, жестко связанную с ним бурильную колонну и утяжелитель, установленный над долотом с возможностью вертикальных осевых перемещений относительно бурильной колонны, шламоуловитель, причем на торце утяжелителя со стороны долота выполнен профилированный экран, установленный с возможностью перекрытия боковых полостей долота [1] .
Недостатком названного устройства является то, что не вся энергия периодически падающего на долото утяжелителя реализуется долотом на разрушение породы, т. к. часть энергии затрачивается на растяжение бурильной колонны, жестко связанной с долотом, а наличие шламоуловителя, жестко связанного с утяжелителем, при наполнении его шламом будет вызывать прилипание его к долоту и гашение ударного эффекта.
Известно устройство для бурения скважин, содержащее корпус, размещенный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения боек с осевым каналом и расположенную под бойком наковальню с осевым каналом, соосным с каналом в бойке [2] .
Недостатком известного устройства является то, что для обеспечения промывки скважины в корпусе имеется центральная труба, а боек и наковальня расположены в кольцевом пространстве за этой трубой, что усложняет конструкцию и к тому же уменьшает сечение бойка, его массу на единицу длины и как следствие энергию удара, а, кроме того, энергия удара расходуется еще и на растяжение выше расположенной части корпуса и жестко соединенной с ней бурильной колонны, что снижает эффективность бурения.
Целью изобретения является повышение эффективности бурения, упрощение конструкции, повышение надежности и моторесурса устройства.
Достигается это тем, что в устройстве для бурения скважин, содержащем корпус, размещенный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения боек с осевым каналом и расположенную под бойком наковальню с осевым каналом, соосным с каналом в бойке, в отличие от устройства по прототипу наковальня выполнена в виде шпинделя, сопрягающегося с корпусом по многогранным поверхностям с возможностью осевого перемещения, а осевые каналы в бойке и наковальне равны в поперечном сечении и постоянно сообщены между собой. А также тем, что оно снабжено шариковыми направляющими, установленными между бойком и корпусом.
Такое выполнение устройства для бурения скважин значительно повышает эффективность бурения, поскольку энергия удара расходуется только на разрушение породы и из-за возможности увеличения сечения бойка, т. е. его массы на единицу длины, увеличивается энергия удара; кроме того, упрощается конструкция устройства из-за упрощения системы промывки и уменьшения потерь энергии при этом. Все это позволяет повысить надежность работы и моторесурс. Установка бойка на шариковых направляющих позволяет также снизить потери энергии за счет снижения потерь в паре боек-корпус.
На фиг. 1 изображен забойный ударник, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по В-В на фиг. 1.
Устройство для бурения содержит переходник 1 для соединения с бурильной колонной (не показано), корпус 2, соединенный с переходником 1. В полости 3 корпуса 2 размещен боек 4 с осевым каналом 5. Боек 4 установлен с возможностью перемещений по направляющим 6, которые могут быть выполнены в виде контактирующих с внутренней поверхностью корпуса 2 шариков. К нижней части корпуса 2 под бойком 4 прикреплен узел осевого разъединения бурильной колонны в виде водила 7 (может быть нижняя часть корпуса 2) и шпинделя 8 с осевым каналом 9, образующим наковальню 10 в верхней части. Водило 7 и шпиндель 8 сопрягаются между собой по многогранным поверхностям 11, например четырехгранным или шестигранным, позволяющим шпинделю 8 и водилу 7 относительное осевое перемещение с передачей крутящего момента. На нижний конец шпинделя 8 навернут поддолотный переходник 12 для подсоединения бурового долота (не показано). Канал 9 в шпинделе 8 выполнен соосно с осевым каналом в бойке 4, канал 5 имеет одинаковое по всей высоте бойка сечение, равное сечению канала 9 шпинделя 8, причем и шпиндель и боек установлены так, что при работе ударника каналы 9 и 5 постоянно сообщаются между собой.
Устройство работает следующим образом. Принудительное вращение бурильной колонны передается через переходник 1, корпус 2, водило 7 и шпиндель 8 на наддолотный переходник 12 и долото. Долото, перекатываясь по забою, совершает вертикальные возвратно-поступальные движения, которые через наддолотный переходник 12 и шпиндель 8 передаются бойку 4. Из-за различной массы долота и бойка 4 они совершают движения с различной скоростью, а следовательно, с различной частотой и амплитудой. При периодических движениях вниз боек 4 наносит удары по шпинделю 8, которые через наддолотный переходник 12 передаются долоту.
Бурение скважин при помощи предлагаемого устройства для бурения происходит следующим образом. Устройство соединяют с колонной бурильных труб; опускают на забой и подают в бурильную колонну промывочную жидкость. Статическую нагрузку на долото сообщают частью веса низа бурильной колонны и весом бойка 4; она передается через переходник 1, корпус 2, водила 7 и торцы водила 7 (нижний) и наддолотного переходника 12 (верхний).
Вращение колонны бурильных труб с присоединенным устройством осуществляется ротором и передается долоту через переходник 1, корпус 2, водило 7, шпиндель 8 и наддолотный переходник 12.
При вращении устройства долото, опертое о забой, совершает при перекатывании по нему вертикальные перемещения, передаваемые водилу 7 с присоединенным к нему корпусом 2 и переходником 1 бойку 4. Названные массы, достигнув верхней точки, под действием силы тяжести начинают свободно падать и наносят удар по долоту, заставляя внедряться в породу зубья его шарошек. Одновременно с механическими ударами боек 4 и корпус 2 с водилом 7 при движении вниз возбуждают гидравлический импульс, направленный в сторону забоя и формируют поток жидкости на забой. При движении вверх боек 4 и корпус 2 с водилом 7 создают поршневой эффект, но уже направленный вверх от забоя, создавая гидравлический импульс вторично, что способствует разгрузке забоя.
Предлагаемое конструктивное решение устройства обеспечивает наряду с возбуждением гидравлических импульсов формирование механических ударов, доля которых в общей совокупности генерируемых колебаний очень значительна и превышает долю, приходящуюся на гидравлические импульсы. Генерирование механических колебаний обеспечивает передачу ударов на долото и как следствие увеличение глубины проникновения зубьев в породу.
Таким образом, более эффективное, чем в существующих способах бурения, разрушение забоя скважины достигается за счет механического и гидравлического импульсов, направленных к забою через долото и поток жидкости при движении элементов снаряда вниз и за счет разгрузки забоя при их движении вверх.
Из-за отсутствия жесткой связи долота с колонной бурильных труб удары бойка по долоту и периодические перемещения долота вниз не передаются колонне, что способствует увеличению ее долговечности, а свободные вертикальные колебания бойка вдоль оси снаряда обеспечивают строго вертикальное его положение и, следовательно, вертикальность бурящейся скважины.
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее корпус, размещенный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения боек с осевым каналом и расположенную под бойком наковальню с осевым каналом, соосным с каналом в бойке, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса бурения, упрощения конструкции, повышения надежности и моторесурса, наковальная выполнена в виде шпинделя, сопрягающегося с корпусом по многогранным поверхностям с возможностью осевого перемещения, а осевые каналы в бойке и наковальне равны в поперечном сечении и постоянно сообщены между собой.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено шариковыми направляющими, установленными между бойком и корпусом.