Снаряд для ударно-вращательного бурения
Иллюстрации
Реферат
(72) Автор . изобретения
А. Б. Кушелевич (7! ) Заявитель (54) СНАРЯД ДЛЯ УДАРНО-ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ
Изобретение относится к буровой технике, а именно к снарядам для враща« тельного бурения скважин с наложением вибрации, Известен снаряд для бурения скважин ударно-вращательным способом, содержащий колонну труб, гидроударник, колонковую трубу и коронку с промывочными пазами (11
Недостатокм данного снаряда является сложность конструкции из-аа наличия в нем гидроударника.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для ударно-вращательного бурения, содержащий породоразру-. шающий инструмент с промывочными пазами на внутренней и внешней поверхности и сплошным кольцевым участком для перекрытия потока и корпус с переходником, соединенным с бурильной колонной (25
Однако данный снаряд не обеспечивает эффективного разрушения породы из-ва незначительной силы ударов.
IIeJlbIo изобретения является повышение эффективности разрушения породы путем увеличения силы ударов снаряда, 11ель достигается тем, что снаряд снабжен установленным в корпусе кавитатором, жестко соединенным с переходником.
На фиг, 1 изображен снаряд, общий вид, на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - положение породораэрушаюшего инструмента в момент удара; на фиг. 4 — породоразрушающий инструмент
1S в момент отрыва от забоя.
Снаряд состоит иэ бурильной трубы 1, соединенной с переходником 2, в котором размещен кавитатор 3 в виде дрос20 селя с острыми кромками, или сопла.
Дроссель имеет канал 4 для прохода подводящего потока. Корпус в виде колоноковой трубы 5 своей верхней частьк соединен с переходником 2, а нижней891880 4 с пбродораэрушающим инструментом в виде коронки 6, Кавитатор Э выступает в верхнюю часть колоновой трубы 5.
Коронка 6 имеет режущую часть 7, на внутренней и наружной боковых поверхностях которых выполнены пазы 8 и 9
l для прохода между коронкой и керном
10 и стеной скважины 11. На торце 12 режущей части коронки 6 выполнен сплошной кольцевой участок 13, который разделяет подводящий и отводящий потоки.
Между торцем 12 коронки и забоем 14 скважины при подъеме снаряда образуется зазор 15 для прохода промывочной >я дкости.
Снаряд работает следующим образом, 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 иэ колоковой трубы 5 перекрывается, так как между торцем 12 и забоем 14 скважины создается контакт.
Давление Р в бурильных трубах поднятого над забоем снаряда превы.шает давление в колонковой трубе Р на величину перепада в дросселе 3 Р, при этом в колонковой трубе .5 образуется кавитационная полость, Образование кавитационной полости - результат истечения жидкости с большой скоростью через дроссель 4, при котором меняе .ся агрегатное .состояние жидкости и часть ее превращается в пар. Это явление связано с уменьшением 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 скважины истечение жидкости на колонковой трубе 5 прекращается, так как.подводящий и отводящий потоки разделены торцем 12 коронки, контактируюшим с забоем скважины. Жидкость заполняет кавитационную полость и давление Ру, в колонковом наборе повышается, Величина давления на короткий промежуток времени превышает давле, ние Р в трубах, так как в полости колонковой трубы 5 при остановке потока и захлопывания кавитационного пузыря образуется гидроудар. Рост давления Р приводит к образованию подъемной сйлы, действующей вверх на пере3 ходник и приводящей к резкому подъему снаряда от забоя скважины. После подъема снаряда над забоем давление в колонковом наборе снижается, появляется условие для образования кави1О тационной полости, пропадает подъемная сила. Снаряд ударяет по забою скважины и цикл подъема снаряда над забоем и удара снарядом по забою повторяется.
13 Удары коронкой снаряда по забою приводят к росту скорости бурения. Этому также способствуют импульсы давления между забоем и торцем коронки, Таким образом, наличие кавитацион36 ного 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 осевой
33 нагрузке от веса снаряда добавляется составляющая от давления жидкости со стороны бурильных труб 1. Постановка . снаряда на забой приводит к захлопыванию кавитационного 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
33 скважины, осевой нагрузкой, а также рядом других факторов, Конструкция коронки 6 может отличиться от описанной, однако принципиальной ее особенностью должно оставать46 ся разделение подводящего и отводящего потоков при контакте торца коронки с забоем скважины, Предлагаемый снаряд обеспечивает рост механической скорости бурения за
43 счет увеличения силы удара породоразрущающего ииструмента.
Формула изобретения
Снаряд для ударно-вращательного бурения, содержащий породоразрушающий инструмент с промывочными пазами на внутренней и наружной поверхности и сплошным кольцевым участком для перекрытия потока и корпус с переходником, соединенным с бурильной колонной, о т— ч и ч а ю шийся тем, что, с целью
6!! 1 О„(1("(новы!ионин з(1((1)(.:. КтпппосTll 1 аз!$1(l(. )lпя породы путем увеличения силы ударов, он снабжен установлегппим в корпусе кавитатором> жестко соединенным с переходником.
Источники информации, принятые во нимание при экспертизе
У
Фиг. 7
I111И111111:3((каз 1 170/44 Тираж 630 Подписное
1ч((((: л l ll ill "11л тент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4
11
У
Ь
1 р Ф 1 ., и Коган Д. И. Гидроуцарные машины и инструмент. М., Недра, 1972; 26, рис, 11, 2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2788091, кл. Е 21 В 9/00, 1979,