Устройство для бурения скважин

Устройство для бурения скважин

Реферат

 

Изобретение относится к бурению глубоких скважин, конкретно к устройствам для предупреждения их искривления и снижения вибрации бурильной колонны. Цель изобретения - повышение надежности работы. Устройство включает корпус 1, верхний 2 и нижний 3 переводники, центратор 4, кольцевой груз. Последний выполнен из нескольких секций 5. Секции 5 выполнены с радиальными пазами 8 на верхнем торце и установлены с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении. Упругий элемент 6 выполнен из эластичного материала и связан нижним торцем каждой секции 5. С нижним переводником 3 жестко связано долото 10. При бурении возникает продольная вибрация инструмента. При этом происходят соударения секций 5. За счет упругих элементов 6 продольные колебания частично гасятся. Так как секции 5 установлены на корпусе 1 с зазором, то они перемещаются в вертикальном направлении, что способствует предупреждению искривления ствола скважины. 1 ил.

Изобретение относится к бурению глубоких скважин и может быть использовано для предупреждения искривления и снижения вибрации в процессе вращательного бурения.

Известно устройство для бурения скважин, включающее корпус с породоразрушающим инструментом, свободно установленный на корпусе груз, верхний и нижний переводники, центратор, упругий элемент, расположенный между грузом и нижним переводником.

Недостатком данного устройства является низкая надежность его работы из-за быстрого износа контактирующих между собой торцовых поверхностей нижнего переводника и груза, а также частого слома породоразрушающего инструмента по причине нанесения осевых ударов чрезмерной величины.

Целью изобретения является повышение надежности работы.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство состоит из корпуса 1, верхнего 2 и нижнего 3 переводников, свободно установленного на корпусе 1 груза, и центратора 4. Груз выполнен из нескольких установленных друг над другом секций 5, установленных одна над другой и расположенных с возможностью кругового и осевого перемещения как относительно корпуса 1, так и относительно друг друга.

Каждая секция 5 груза выполнена с радиальными пазами на верхнем торце. Такие же пазы 7 имеются на верхнем торце нижнего переводника 3.

Между грузом 5 и нижним переводником 3 расположен упругий элемент 6. В качестве упругого элемента 6 используют эластичный материал, например резину. Причем последний связан с нижним торцом каждой из секций 5.

Верхний переводник 2 служит для подсоединения к бурильной колонне 9. На наружной поверхности переводника 2 установлен центратор 4. Так как переводник 2 жестко соединен с корпусом 1, то центратор 4 является центратором и корпуса 1 и всего устройства в целом. Нижний переводник 3 служит для подсоединения устройства к породоразрушающему инструменту 10. Чтобы в кольцевой зазор между кольцевым грузом и корпусом 1 не попадал шлам, в верхней секции 5 груза установлен сальник 11.

Диаметр кольцевого груза выбирается равным наружному диаметру переводника 3, но меньше размера центратора 4. Это снижает гидравлические сопротивления в месте нахождения центратора 4 и одновременно предотвращает возможность контакта его со стенками скважины.

Устройство работает следующим образом. В процессе бурения за счет взаимодействия долота 10 с забоем возникают ударные нагрузки, которые стремятся подбросить нижнюю часть бурильной колонны 9 вместе с породоразрушающим инструментом 10 вверх. При этом нижняя секция 5 кольцевого груза вступает в ударное взаимодействие с лежащей над ней секцией 5, которая в свою очередь соударяется с вышележащей над ней секцией и так далее. Так как между секциями 5 установлены упругие элементы 6, то часть энергии при этом гасится. Гашение ударной энергии происходит также за счет сил сопротивления движению секций 5 в буровом растворе, заполняющем скважину.

В момент падения секций 5 вниз происходит удар по верхнему торцу нижнего переводника 3. Эти удары способствуют предупреждению искривления ствола скважины. Так как кольцевой груз разделен на "n" секций 5, то ударов каждый раз получается "n". Это способствует повышению эффективности влияния на предупреждение искривления.

В процессе работы устройства его диссипативные свойства можно менять в широких пределах в зависимости от проходимых горных пород, массы секций кольцевого груза, свойств и скорости прокачивания бурового раствора.

Так как кольцевой груз выполнен составным, то при падении его вниз происходит "n" ударов. В результате величина вибрации снижается в "n" раз, а число таких воздействий возрастает во столько же раз. Но известно, что опасна величина вибрации. Меньшую опасность представляет увеличение частоты вибрации. При падении вниз происходит снижение силы вибрации за счет амортизирующего влияния упругих элементов 6. Все это вместе взятое способствует гашению ударной нагрузки и на породоразрушающий инструмент 10 и на бурильную колонну 9.

В процессе бурения происходит деформация упругих элементов 6 и затекание их в пазы 7 и 8. Это увеличивает контактирующую способность секций 5 груза и нижнего переводника 3. За счет этого обеспечивается вращение кольцевого груза 5 одновременно с корпусом 1. Наличие центратора 4 исключает возможность прикасания кольцевого груза к стенкам скважины. Одновременно наличие пазов 7 и 8 и упругих элементов 6 способствует гашению крутильных колебаний.

Применение предлагаемого устройства позволяет снизить вибрационную нагрузку на породоразрушающий инструмент и бурильную колонну при высокой надежности его работы. За счет этого снижаются расходы на буpение.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с породоразрушающим инструментом, свободно установленный на корпусе кольцевой груз, верхний и нижний переводники, центратор, упругий элемент, расположенный между грузом и нижним переводником, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, кольцевой груз выполнен из нескольких установленных одна над другой секций, каждая секция выполнена с радиальными пазами на верхнем торце, а в качестве упругого элемента используют эластичный материал, причем последний связан с нижним торцом каждой из секций.

РИСУНКИ

Рисунок 1