Бур реактивно-турбинный

Бур реактивно-турбинный

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CQ03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3444605/22-03 (22) 24.05.82 (46) 23.05.84. Бюл. № 19 (72) В.А. Высоцкий, В.И. Либерман, А.Н. Попов, О.К. Рогачев, А.А. Рыбалка и Ю.Л. Тимофеев (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53) 622.257.2 (088.8) (56) 1. Авторское свидетеш,ство СССР. № 604506, кл. Е 21 В 4/02, 1973. 2. Реактивно-турбинное бурение.

Труды ВНИИБТ, вып. ХЧИ1 М., "Недра, 1967, с. 61, рис. 8 (прототип). (54) (57) БУР РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ, вклкяающий турбобуры и траверсу, внутрення полость которой гидравлически сообщена с напорной полостью каждого турбобура, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с налью снижения энергозатрат путем перераспределения мощности рабочей жидкости, подводимой к каждому турбобуру в зависимости от их загруженности, каждый турбобур снабжен регулятором потока рабочей жидкости, установленным на валу турбобура за траверсой и выпсаженным в виде эластичной кольце. вой втулки, концы которой закреплены на валу, а полость, образованная между валом и эластичной втулкой, заполнена жидким или сыпучим наполнителем.

1093816

Изобретение относится к буровой технике, а конкретно к конструкции реактивно-турбинных буров.

Известен регулятор турбобура, который поддерживает постоянной частоту 5 вращения вала за счет того, что при увеличении частоты вращения упругие пластины регулятора под действием центробежной силы расходятся и открывают сквозное центральное отверстие в валу, в которое сбрасывается на забой, минуя .турбину, рабочая жидкость (пру этом происходит потеря мощности) (1)

Однако при установке турбобура в бур РТБ не произойдет перераспределе- 15 ния мощности, подводимой к каждому турбобуру бура в зависимости от их загруженности, т.е. не будет обеспечена работа бура в целом в оптимальном режиме, так как упругие пластины, расхо- 20 дясь от центробежной силы, не перекры» вают кольцевое сечение.

Известен реактивно-турбинный бур, включающий турбобуры и траверсу, внут. ренняя полость которой гидравлически 25 сообщена с напорной полостью каждого турбобура f2)

Недостатком известного устройства является неэффективная его работа. Более загруженным турбобурам не хватает зр энергии, а менее загруженные турбобуры не используют избыточную энергию, а теряют ее в виде потока жидкости, котоРая при больших оборотах долота сбрасывается через полый вал турбобура в скважину.

Целью изобретения является снижение энергозатрат путем перераспределения мощности рабочей жидкости, подводимой к каждому турбобуру в зависю4ости от 4р их загруженности.

Указанная цель достигается тем, что в буре реактивно-турбинном, включающем турбобуры и траверсу, внутренняя полость которой гидравлически сообщена с напорной полостью каждого турбобура, каждый турбобур снабжен регулятором потока рабочей жидкости, установленным на валу турбобура за траверсой и выполненным в виде эластичной кольцевой втул-5р ки, концы которой закреплены на валу, а полость, образованная между эластичной втулкой и валом, заполнена жидким или сыпучим наполнителем.

Такое выполнение бура позволяет оптимально распределять энергию от буро55 вых насосов к каждому турбобуру. В определенный момент времени туйбобур получает дополнительную энергию от менее загруженного турбобура. Оптимальная загрузка всех турбобуров бура позволяет увеличить нагрузку на забой.

На фиг. 1 изображен бур, общий вид, на фиг. 2 — Регулятор потока (a увеличенном масштабе) °

Бур реактивно-турбинный включает турбобуры 1 с долотами 2, присоединенные к траверсе 3, внутренняя полость которой гидравлически сообщается с напорными полостями турбобуров. Каждый турбобур 1 имеет регулятор потока рабочей жидкости, установленной в корпусе 4, состоящий из вала 5, на котором установ лена эластичная кольцевая втулка 6, концы которой жестко соединены с валом, и наполнителя 7, например ртути. Вал 5 регулятора соединен с валом 8 турбобура 1 посредством резьбы. Внутренняя полость траверсы соединяется с наруж-ным пространством клапаном 9 предельного давления.

Бур работает следующим образом.

На бурильных трубах бур опускают к забою и включают подачу буровой жид- кости, которая равномерно распределяется во внутренней полости траверсы 3 по всем турбобурам 1, которые приводят во вращение долота 2. До того, как долота коснутся забоя, турбобуры работают в холостом режиме (сопротивлением до лот в жидкости можем пренебречь), при этом вместе с валами 8 турбобура вращаются и связанные с ними валы 5 регуляторов потока рабочей жидкости. Под действием центробежной силы наполнитель 7 начинает воздействовать на эластичную кольцевую втулку 6, растягивая ее центральную часть (концы втулки жест ко связаны с валом регулятора 5 и не перемешаются). Когда центробежная сила уравновесится силами реакции растянутой эластичной кольцевой втулки 6 и поперечной силой динамической составляющей потока буровой жидкости, растяжение втулки 6 прекратится. При этом кольцевое сечение между корпусом 4 и валом 5 регугитора оказывается частично перекрытым эластичной кольцевой втулкой 6 и в турбобуры поступает меньше жидкости, в связи с чем частота, вращения каждого турбобура уменьшается, что предотвращает возможную поломку зубьев долот 2 в момент их касания породы в начале бурения. Так как напорные полости всех турбобуров бура частично перекрыты, в полости траверсы повышается давление и срабатывает клапан 9 предель3 i0938 ного давления, установленный на траверсе, После промывки скважины бур плавно опускают на забой,при этом долота начинают бурить породу., вращаясь вокруг

co6cTBeHHblx осей и вокруг оси бура. 5

Получив нагрузку, долота снижают частс ту вращения, при этом пентробежная сила наполнителя 7 уменьшает - растяжение эластичной ком,девой втулки 6 до тех пор, пока пентробежная сила опять t0 не уравновесит силу растяжения втулки 6 . и поперечную составляющую потока рабочей жидкости. Кольиевое пространство, по которому буровая жидкость поступает в турбобуры, увеличится, увеличит- 15 ся и поступление жидкости в турбобуры, в связи с чем увеличится подводящая к ним мощность. Так как при бурении нагрузка на каждое из долот бура разная и постоянно меняется, меняется .2О частота вращения их валов и степень перекрытия потока рабочей жидкости эластичной «ольцевой втулкой. Так как наиболвв загруженные турбобуры имеют меньшую частоту вращения, то эластич- 25 ная кольпввая втулка 6 регулятора потока этого турбобура, устанавливает автоматически максимальное проходное сечение для потока буровой жидкости, посту- ,«пающей в турбобур, и наоборот, регулатор потока рабочей жидкости наименее загруженного (в данный момент времени) устанавливает минимальное проходное сечение для потока рабочей жидкости э

Так как напорные полости всех турбобуров гидравлически сообщаются друг с другом посредством внутренней полости траверсы, то в наиболее загруженный ð6î6óp поступает больше жидкости, а в менее загруженный турбобур — меньше жидкости, т.в. более загруженный турбобур получает дополнительную мощность за счет менее загруженного турбобура, при этом общая энергия, затрачиваемая на бурение, остается постоянной.

Такое перераспределение мощности происходит постоянно в пропессе бурения и позволяет работать каждому турбо буру в оптимальном режиме, повышается

КПД общей системы: буровые насосытурбобуры, что дает возможность уве- личить нагрузку на забой (.это связано с тем, что нагрузка на забой определяет ся воэможностью устойчивой работы наиболее загруженного турбобура) и, следовательно, увеличить механическую ско.рость и проходку на долото.

10938 16

Заказ 3394/28

Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Черепенкина

Редактор H. Бобкова Техред С. Легеза Корректор Г. Orap