Буровой отражатель колебаний

 

БУРОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ , включающий корпус, установленный в его полости шток, жестко свяэанньй с долотом и имеющий осевой г канал, гидравлический дроссель и узел передачи крутящего момента,о т личающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем расширения диапазона поглощения механических колебаний бурильного инструмента, гидравлический дроссель образован расположенной на наружной поверхности штока конической гильзой и установленным в корпусе кольцом, причем шток выполнен в верхней части глухим и имеет расположенные под дросселем радиальные отверстия для прохода промывочной жидкости к долоту.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) . (И)

Ы1) К 21 В 17 07

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3491949/22-03 (22) 17.09.82 (46) 07.04.84. Бюл. Ф 13 (72) M.Г. Алиев и M.M. Алклычев (53) 622.24.05 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 883316, кл. E 21 В 17/06, 1981. . 2, Султанов Б.3. Опытное бурение с использованием гидравлических виб.рогасителей. - "Нефтяное хозяйство", 1981, Ф 10, с. 9-12 (прототип) . (54) (57) БУРОВОЙ ОТРАЖАТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ, включающий корпус, установленный в его полости шток, жестко связанный с долотом и имеющий осевой канал, гидравлический дроссель и узел передачи крутящего момента,о т,л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения зффективности бурения путем расширения диапазона поглощения механических колебаний бурильного инструмента, гидравлический дроссель образован расположенной на наружной поверхности штока конической гильзбй и установленным в корпусе кольцом, причем шток выполнен в верхней части глухим и имеет расположенные под дросселем радиальные отверстия для прохода

:промывочной жидкости к долоту.

1084410 2 цию.

Наиболее близким техническим решением к изббретению является над35 долотный гидравлический виброгаситель, включающий корпус, установленный в его полости шток, жестко связанный с долотом и имеющий осевой канал, гидравлический дроссель и узел крутящего момента (2j .

Однако из-за большой потери напора жидкости в дросселе известный виброгаситель может быть установлен только непосредственно над долотом

45 и поэтому. амортизации поддаются только высокочастотные зубчатые вибрации с небольшими амплитудами колебаний. Кроме того, невозможны оптимизация нагрузки на долото, увеличение подачи насосов и перепада 50 давления буровой жидкости в долоте.

Цель изобретения — повышение эффективности бурения путем расшире.ния диапазона поглощения механических колебаний бурильного инструмента.

Укаэанная цель достигается тем, .что в буровом отражателе колебаний, Изобретение относится к бурению скважин на нефть, гаэ и геотермальные воды.

Известен наддолотный гидравлический виброгаситель, включающий корпус с цилиндрической полостью, наковальню с каналом, выполненную в виде ступенчатого поршня и образующую с корпусом герметичную кольцевую полость, боек, выполненный в виде ступенчатого штока, размещенного в цилиндрической полости корпуса для перекрытия канала наковальни, а также упорный элемент. При этом кольцевая и цилиндрическая полости сообщаются между собой, Однако данный виброгаситель не обеспечивает достаточной надежности в работе иэ-за быстрой утечки масла (и воздуха), закачиваемого в кольцевую и цилиндрическую полости поршней. При работе устройства, еще до выхода из строя уплотнений поршней (которые недолговечны при бурении глинистыми растворами), масло размазывается между поршнем и корпусом, образуя пограничный слой между парами трения, а ступенчатый шток отходит в свое крайнее верхнее положение в гнезде корпуса и перестает выполнять регулирующую функ10

30 включающем корпус, установленный в

его полости шток, жестко связанный с долотом и имеющий осевой канал, гидравлический дроссень и узел передачи крутящего момента, гидравлический дроссель образован расположенной на наружной поверхности штока конической гильзой и установленным в корпусе;кольцом, причем шток выполнен в верхней части глухим и имеет расположенные под дросселем радиальные отверстия для прохода промывочной жидкости к долоту.

На чертеже схематично показан буровой отражатель колебаний.

Буровой отражатель колебаний содержит корпус 1, установленный в его полости шток 2, выполненный в верхней части глухим и жестко связанный с долотом (не показан), гидравлический дроссель 3, образованный расположенной на наружной поверхности штока конической гильзой

4 и установленным в корпусе кольцом 5, причем шток 2 имеет расположенные под дросселем 3 радиальные отверстия 6 для прохода промывочной жидкости к долоту.

При этом длина наружной конической поверхности гильзы 4 составляет

0,25-0,6 м и в зависимости от диаметра корпуса 1 в 6,25-20 раз больше длины образующей ответного ей отверстия кольца 5. Такое соотношение их линейных размеров позволяет бурильщику обеспечить регулирование сечения гидравлического дросселя 3 с поверхности земли продольными движениями ведущей бурильной трубы.

Снизу в корпус 1 ввернута на замковой резьбе наружная полумуфта

7 узла 8 передачи крутящего момента, поджимающая узел 9 асбографитных уплотнений. Над узлом 9 уплотнений расположена дистанционная втулка 10, на верхнюю коническую поверхность которой плотно надевается кольцо 5. При этом между нижним торцом кольца 5 и верхним плечом дистанционной втулки 10 остается зазор в 2-3 мм.

Через резьбовой переходник

11 корпус 1 соединяется с колонной бурильных труб.

Шток 2 внизу соединяется с долотом через внутреннюю полумуфту

12 узла передачи крутящего момента

10 повышением давления на этом манометре, допускают бурильную колонну еще на такую длину, чтобы переместить вниз кольцо 5 и реализовать в гидравлическом дросселе 3 расчетный перепад давления жидкости, обеспечивающий необходимую гидравлическую нагрузку на долото.

Предельная величина давления, 10 развиваемого насосами, должна соответствовать крайнему нижнему положению кольца 5 по отношению к гильзе 4, при котором в диффузоре реализуется максимальный перепад давления жидкости, Предохранительные устройства, установленные на нагнетательной стороне буровых насосов, должны срабатывать .при достижении этой величинь» давления, т.е. при достижении крайнего нижнего положения кольцом 5. Срабатывание предохранительного устройства насосов является сигналом о том, что сечение дросселя 3 необходимо увеличитьф несколько приподняв бурильную колонну. Возможное резкое увеличение давления нагнетания жидкости и срабатывание предохранительного устройства насосов вследствие обвала стенок скважины или образования сальника на долоте и прихвата бу-. рильной колонны проверяются натяжкой бурильной коло ;ны, при которой кольцо 5 перемещается в крайнее е верхнее положение. При этом, если вес инструмента увеличивается сверх собственного веса в жидкости и показание манометра не снижается, это означает, что бурильная колон4 на прихвачена обвалившейся породой (или сальником), полностью или частично перекрывшей кольцевое пространство между стенками скважины и бурильным инструментом. При

45 всех случаях использования бурового отражателя для бурения скважин разрывное давление мембраны 18 должно быть на 4-5 МПа больше давления срабатывания предохранительных устройств на нагнетательной стороне буровых насосов.

При этом за счет перепада давления буровой жидкости в гидравлическом дросселе 3 кольцо 5 плотно садится на плечо дистанционной втулки 10 надежно герметизируя.коническое сопряжение между ними, и уплотняется асбографитовое уплотнение 9 к штоку 2. Вращением бурильной колонны долото медленно допускают до забоя. скважины и, следя за

55 з и присоединительной резьбой переходника 13. Сверху в шток 2 ввинчен толстенный патрубок 14, содержащий на своей наружной поверхности гильзу 4, конусные торцы которой уплотняются за счет затяжки резьбовых соединений патрубка 14, соединенного с муфтой 15, имеющей силовые ребра 16. Шток 2 сверху заглушен направляющей 17 с мембраной 18 на паранитовой прокладке 19..

Буровой отражатель колебаний работает следующим образом.

При установке бурового отражателя колебаний над долотом осевая. погрузка на долото создается за счет перепада давления буровой жидкости в гидравлическом дросселе 3, а при установке над расчетной длиной секции УБТ нагрузка на долото

» создается весом секции УБТ и перепадом давления буровой жидкости в гидравлическом дросселе 3 °

При спуске (а также при подъеме н наращивании) бурильной колонны долото (или секция УБТ с долотом) и ствол бурового отражателя висят. на муфте 15, которая сидит своими силовыми ребрами 16 на кольце 5.

Последнее передает их вес через дистанционную втулку 10 и узел 9 уплотнений наружной полумуфте 7 узла передачи крутящего момента, а через нее корпусу .1 и установленной над ним колонне бурильных труб. Посл спуска бурильной колонны с бурового отражателя, не доходя до забоя скважины, восстанавливают циркуляцию буровой жидкости в скважине и засекают давление жидкости по манометру на буровом етояке.

Закачиваемая буровыми насосами жидкость из канала бурильных труб протекает между ребрами 16 муфты 15 и далее через гидравлический дроссель 3 и радиальные отверстия 6 штока 2 попадает к долоту или в канал УБТ.

84410 4

В процессе бурения продольные высокочастотные колебания небольшой амплитуды, генерируемые работающим долотом, передаются штоку 2. При резком движении штока 2 вверх,что. соответствует отскоку долота от забоя скважины, скорость буровой

1084410 жидкости в гидравлическом дросселе

3 относительно штока 2 увеличивается, что создает дополнительный перепад давления в дросселе 3 и возрастание гидравлической нагрузки на шток 2, направленной вниз и прижимающей долото к заДою. Колебания средних и низких частот сравнительно большой амплитуды, удли" няющие. или укорачивающие бурильную колонну над буровым отражателем, передаются корпусу 1. При этом кольцо 5 перемещается вместе с корпусом

1 вдоль гильзы 4, соответственно увеличивая или уменьшая сечение дросселя 3 и пропорционально изменяя перепад давления жидкости в нем,т.е. препятствуя росту вертикальных перемещений бурильной колонны.

При вскрытии долотом более мягких пород механическая скорость проходки увеличивается. С целью интенсифика-, ции промывки забоя скважины следует повысить производительность буровых насосов. Для этого приподнимают корпус 1 вместе с кольцом 5, увеличивая сечение гидравлического дросселя 3, при этом давление на мачометре бурового стояка уменьшается, что позволяет увеличить подачу насосов и интенсифицировать промывку забоя скважины. Удары корпуса 1 и штока 2- один о другой при их вибрации в процессе бурения исключаются тем, что положение кольца 5 относительно гильзы 4 контролируется бурильщиком по манометру на буровом стояке — интервал допустимого изменения давления на манометре (т.е. крайние верхнее и нижнее положения кольца 5 относительно гильзы 4) устанавливается в начале бурения, после спуска долота до забоя скважи- ны, вертикальными перемещениями . бурильной колонны. Согласно -описанному, в крайнем нижнем положении

5 кольца 5 показание манометра максимальное и срабатывают предохранительные устройства на нагнетательной стороне насосов, а крайнее верхнее положение кольца 5 соответствует показанию манометра при промывке скважины с приподнятым от забоя долотом.

Если по каким-либо причинам (например, для пропуска в канал штока

15 2 аварийных инструментов) необходимо разрушить мембрану 18, то давление срабатывания предохранительных устройств на нагнетательной стороне буровых насосов регулируют

2О на величину, на 2-3 ИПа превышающую давление разрушения мембраны 18, разгружают бурильную колонну на длину. хода кольца 5 до полного перекрытия сечения гидравлического дросселя 3, а в бурильной колонне создают давление, достаточное для разрушения мембраны 18.

Технико-экономическая эффективно ность бурового отражателя колебаний заключается в использовании широкого спектра частот механических продольных колебаний бурильного инструмента для повышения интенсивности разрушения забоя скважины и повышения показателей бурения при обеспечении долговечности его .использования для бурения глубоких нефтяных, газовых и геотермальных скважин с высокими забойными температурами в результате отсутствия резиновых элементов.

1084410

Редактор А. Огар

Заказ 1947/25

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

Щ

Ю.Составитель В. Родина

Техред М.Гергель КорректорС. Шекмар

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Буровой отражатель колебаний Буровой отражатель колебаний Буровой отражатель колебаний Буровой отражатель колебаний Буровой отражатель колебаний 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для гашения продольных и крутильных колебаний бурового става

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для гашения вибраций бурового инструмента

Изобретение относится к бурению скважин, точнее - к амортизаторам, предназначенным для виброзащиты бурильной колоны от динамической нагрузки, возникающей в процессе взаимодействия долота с забоем скважины

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к гидроакустическим отражателям, предназначенным для отражения и возвращения к забою распространяющихся по гидроканалу внутри бурильных труб гидроакустических импульсов, генерируемых при работе долота на забое

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин и предназначено для гашения продольных вибраций и колебаний бурильной колонны, возникающих в процессе работы породоразрушающего инструмента на забое

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано при бурении взрывных скважин на карьерах

Изобретение относится к горному делу, а именно к технике исключения влияния скважинных факторов, вызывающих удлинение НКТ, на прибор

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в составе оборудования для теплового воздействия на пласт

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, в частности к устройствам для гашения колебаний, возникающих при разрушении горных пород

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения продольных колебаний бурильного инструмента в скважине
Наверх