устройство для бурения скважин

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее гидравлический забойный двигатель, состоящий из турбинной и шпиндельной секций, отличающееся тем, что, с целью увеличения проходки за рейс и механической скорости бурения за счет увеличения очистки забоя от шлама, оно снабжено рабочими колесами насоса, установленными на нижнем конце вала шпиндельной секции, направляющими аппаратами насоса, установленными в корпусе шпиндельной секции, и эжекторным насадком, установленным на валу шпиндельной секции, при этом в корпусе шпиндельной секции выше направляющих аппаратов насоса выполнены отверстия, а на его конце - резьба для присоединения долота.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для бурения скважин роторным способом, включающее долото и корпус [1]. Очистка забоя от шлама осуществляется прямой промывкой путем прокачки промывочной жидкости через колонну бурильных труб, корпус и долота.

Недостаток известного устройства - неудовлетворительная очистка забоя от шлама в связи с ограниченным расходом промывочной жидкости. Увеличение расхода промывочной жидкости приводит к увеличению энергозатрат и гидравлических потерь, а также не всегда желательно по геологическим условиям.

Известно также устройство для бурения скважин с гидравлическим забойным двигателем - секционным трубобуром, применяемое при бурении. Устройство является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принято за прототип [2].

Опыт турбинного бурения показывает, что наибольшие трудности связаны с очисткой забоя и призабойной зоны от шлама. Вынос шлама на поверхность обычно не вызывает осложнений. Количество промывочной жидкости имеет большое значение для очистки призабойной зоны. В неудовлетворительной очистке забоя от шлама и заключается основной недостаток бурения гидравлическими забойными двигателями. При турбинном способе бурения расход промывочной жидкости определяется только параметрами турбобура и практически увеличить расход промывочной жидкости при работе не возможно.

Цель изобретения - увеличение проходки за рейс и механической скорости бурения за счет улучшения очистки забоя от шлама.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для бурения скважин, включающее гидравлический забойный двигатель, состоящий из турбинной и шпиндельной секций, снабжено рабочими колесами насоса, установленными на нижнем конце вала шпиндельной секции, направляющими аппаратами насоса, установленными в корпусе шпиндельной секции, и эжекторным насадком, установленным на валу шпиндельной секции. В корпусе шпиндельной секции выше направляющих аппаратов насоса выполнены отверстия, а на его конце - резьба для присоединения долота.

Техническое преимущество предлагаемого устройства для бурения скважин по сравнению с прототипом заключается в том, что оно имеет насосный блок для увеличения количества промывной жидкости, циркулирующей в призабойной зоне. Общественно-полезное преимущество состоит в том, что за счет увеличения интенсивности циркуляции промывочной жидкости в призабойной зоне улучшается вынос шлама с забоя и вследствие этого повышается проходка за рейс и механическая скорость бурения.

Известны буровые устройства, состоящие из секционного турбобура, снабженного рабочими колесами, установленными на нижнем конце вала шпинделя, направляющими аппаратами насоса, установленными в корпусе шпинделя, и эжекторным насадком на валу шпинделя, и при этом в корпусе шпинделя выше направляющих аппаратов насоса имеются отверстия, а на его конце - резьба для присоединения долота, что свидетельствует о соответствии предложения критерию "существенные отличия".

На чертеже изображено устройство для бурения скважин, общий вид.

Устройство для бурения скважин состоит из переводника 1, корпуса 2 турбинной секции, вала 3 турбинной секции, гайки 4, комплектов радиальной опоры 5, роторов 6, статоров 7, переводника 8, соединяющего корпуса 2 турбинной секции с корпусом 9 шпиндельной секции, верхней 10 и нижней 11 полумуфт, вала 12 шпинделя, гайки 13, комплектов осевой опоры 14 и регулировочных втулок 15. В шпиндельной секции устройства для бурения имеется насосный блок, состоящий из рабочих колес 16 насоса, установленных на конце вала 12, и направляющих аппаратов 17 насоса, установленных в корпусе 9 шпиндельной секции. На конце вала 12 закреплен сменный эжекторный насадок 18. Корпус 9 через переводник 19 соединен при помощи резьбы с долотом 20. В корпусе 9 шпиндельной секции выше направляющих аппаратов насоса 17 выполнены отверстия 21. Полость между насадком 18 и долотом 20 образует диффузорную камеру 22.

Работа устройства для бурения скважин осуществляется следующим образом.

На колонне бурильных труб устройство опускают на забой скважины. С поверхности по бурильным трубам подают промывочную жидкость, которая, попадая в турбинную секцию турбобура, приводит во вращение его валы 3 и 12. Через отверстия в нижней полумуфте 11 жидкость протекает внутри вала 12 шпинделя и через эжекторный насадок 18 и долото 20 поступает на забой. Вытекая из-под долота 20, основной поток жидкости очищает забой скважин от выбуренной породы и по кольцевому пространству восходящим потоком выносится на поверхность.

Насосный блок, установленный в шпиндельной секции устройства, создает дополнительный поток жидкости, образующий местную циркуляцию в призабойной зоне, которая способствует улучшению очистки забоя от шлама. Часть промывочной жидкости из кольцевого пространства через отверстия 21 в корпусе 9 шпиндельной секции попадает в насосный блок, где размещены рабочие колеса 16 и направляющие аппараты 17 насоса. Рабочие колеса 16 насоса, установленные на нижнем конце вращающегося вала 12 шпинделя, создают дополнительный поток промывочной жидкости, который перемещается вниз вдоль оси устройства. Дополнительный поток жидкости после выхода из насосного блока проходит между переводником 19 и вращающимся валом 12 шпинделя, попадает в диффузорную камеру 22, где соединяется с основным потоком жидкости, нагнетаемой с поверхности буровым насосом. Основной поток жидкости, вытекаемый из эжекторного насадка 18 направленной струей, создает разряжение в диффузоре 22 и засасывает жидкость, поступающую из насосного блока.

В предлагаемом устройстве для бурения рекомендуется применять рабочие колеса 16 и направляющие аппараты 17 осевого насоса, характеризующегося малым напором и наибольшей подачей, что в наибольшей степени удовлетворяет условиям бурения глубоких скважин.