Эжекторный колонковый буровой снаряд

 

ЭЖЕКТОРНЫЙ КОЛОНКОВЫЙ БУРОЮЙ СНАРЯД, содержащий бурильную, колонковую и шламовую трубы,породоразрушающий инструмент, эжектор с диффузором в виде винтового канала и клапащный узел, размещенный под эжектором между бурильной и колонковой трубами и имеющий установленную под ним в бурильной трубе заглушку , отличающий ся тем,что, с целью увеличения степени эжёкции при использовании в качестве рабочей среды сжатого воздуха, сопло эжектора выполнено в виде винтовой реборды , закреппенной на бурильной трубе и перекрытой снаружи патрубком, закрепленным коаксиально на бурильной трубе и имеющим окно в верхней части, при этом винтовая реборда сопла выполнена с возрастающим щагом раскрытия вверх и вниз от места размещения окна в патрубке, а винтоi вой канал диффузора образован дополнительной винтовой ребордой,раз (Л мещенной в зазоре между шламовой трубой и патрубком в зоне расположения патрубка и имеющей шаг,превышающий минимальный шаг винтовой реборды соппа.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1Ю (И) 3 @ Е 21 В 21/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТЪЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3234047/22-03 (22) 09.01.81 (46) 15.04.84. Б r. Р 14 (72) 10.П.Гаврилов, П.10. Гаврилов и 10.Ф. Баканов (713 Северное морское научно-производственное геолого-геофизическое объединение "Севморгео" (53) 622.243.64(088.8) (56) 1. Патент Франции 9 2407336, кл . Е 2 1 В 2 1/00, опублик. 1979 .

2. Авторское свидетельство СССР

У 981571, кл. Е 21 В 21/00,1980 (прототип). (54) (57) ЭЖЕКТОРНЫИ КОЛОНКОВ1:Й БУРОВОЙ СНАРЧД, содержащий бурильную, колонковую и шламовую трубы,породоразрушакиций инструмент, эжектор с диффузором в виде винтового канала и клапанный узел, размещенный под эжектором между бурильной и колонковой трубами и имеющий установленную под ним в бурильной трубе заглушку, отличающийся тем,что, с целью увеличения степени эжекции при использовании в качестве рабочей среды сжатого воздуха, сопло эжектора выполнено в виде винтовой реборды, закрепленной на бурильной трубе и перекрытой снаружи патрубком, закрепленным коаксиально на бурильной трубе и имеющим окно в верхней части, при этом винтовая реборда сопла выполнена с возрастающим шагом раскрытия вверх и вниз от. места размещения окна в патрубке, а винтовой канал диффузора образован дополнительной винтовой ребордой,размещенной в зазоре между шламовой трубой и патрубком в зоне расположения патрубка и имеющей шаг,npeaamaкщий минимальный шаг винтовой реборды сопла.

1086116

Изобретение относится к буровой технике, а именно К снарядам колонкового бурения скважин с обратной праду нкой сжатым воздухом, и может найти применение при бурении многолетнемерзлых пород, при этом обратная циркуляция охлажденного воздуха н колонковой трубе создает нэилучшие условия для сохранения керна., 10

Известно приспособление для осуществления бурения с обратной циркуляцией бурового раствора, использующее понижение давления и изменение направления циркуляции в бурильной колонне I lj .

Процесс бурения предусматривает подачу промывочной жидкости н шлама от бурового снаряда вверх во ннутренюю полость нижней части колонны бурильных труб лосредстном трубки

Вентури. Чистая часть раствора направлена в эатрубное пространство и, поступая в забой скважины, охлаждает буроной инструмент. Конструкция сна- 2 ряда с трубкой Вентури представляет собой одноструйный эжектор.

Однако применение укаэанного сна— ряда требует большого количества промывочной жидкости или сжатого воздуха, что черезвычайно ограничивает

его применение, так как связано с бо" льшими энергетическими затратамн.

Известен также эжекторный колонковый буровой снаряд, содержащий бурильную,колонковую и шламовую трубы, породоразрушающий инструмент, эжектор с диффуэором в виде винтового канала, и клапанный узел, размещенный под эжектором между бурильной и ко40 лонконой трубками и имеющий установленную над ним в бурильной трубе э аглушку j2) .

Недостатком известного снаряда является малая степень эжекции,иэ-за чего либо невозможно использовать в качестве рабочей среды сжатый воздух, либо расход его должен быть слишком большим, чта значительно повышает энергетические затраты.

Таким образом, известные канструк- ции снарядов экономически невыгодно использовать для бурения скважин с продувкой сжатым воздухом в районах

Кр айне ro Сев ер а.

Цель изобретения — увеличение степени эжекции при использовании н качестве рабочей среды сжатого . воздуха.

Укаэанная цель достигается тем, что в эжекторном колонковом буровом снаряде, содержащем бурильную, колонковую и шламовую трубы, породораэрушающнй инструмент, эжектор с диффуэором в виде винтового канала и клапанный узел, размещенный под эжектором между бурильной и колонковой трубами и имеющий, установленную под ним в бурильной трубе заглушку, сопла эжектора выполнено н ниде винтовой реборды, эакрепленной на бурильной трубе и перекрытой снаружи патрубком, закрепленным коакси— альна на бурильной трубе и имеющим окно в верхней части, при этом винто1вая реборда сопла выполнена с возра1стающим шагом раскрытия вверх и вниз от места размещения окна в патрубке, а винтовой канал диффузора образован дополнительной винтовой ребордой, размещенной в зазоре между шламовой трубой и патрубком в зоне располо1 жения патрубка и имеющей шаг, превышающий минимальный шаг винтовой реборды сопла, На фиг. 1 изображен эжекторный колонковый буровой снарял с вихревым эжектором; на фиг.2 — то же, продольный разрез; на фиг.3 — трубка Вентури для бурового снаряда.

Эжекторный колонковый буровой снаряд содержит "бурильную трубу 1, шламоную трубу 2, выполняющую роль наружного корпуса для эжектара, а также колонковую трубу 3. Трубы 1,2 и 3 соединены посредством переходника 4 и замкового соединения 5.На нижнем конце трубы 3 нанернута буровая коронка 6.

В верхней части бурового снаряда на бурильной трубе l выше эжектора установлена трубка,Вентури.

На замковом соединении 5 закреплена труба l и коаксиально к ней патрубок 8 с окном 9. На наружной поверхности трубы l укреплена нинroaas реборда 10, прн этом н нил ней части, где ана установлена н зазоре труб 1би 8, реборда полностью перекрывает межтрубиае пространство. Реборда выполнена с возрастаю;— щим шагом. раскрытия вверх и вниз- от верхиега торце патрубка 8, а то .:— нее от окна 9, и является в суженной части активным соплом эжектора.L нижней части трубы 1 установлена заглушка 11, выше которой выпалив . .1 отверстия !2 для выхода потока "жа1086116 того воздуха через винтовои канал реборды 10. Для прохода воздуха иэ колонковой трубы 3 через замковое соединение 5 выше шарового клапана 13 имеются отверстия 14. Перекрывая межтрубное пространство 2 и

8 от окна 9, выполнена дополнительная винтовая реборда 15 с шагом, превышающим минимальный шаг первой винтовой реборды 10.Длина винтового 10 канала реборды 15 составляет ло меньшей мере полтора оборота с возрастающим шагом от окна 9 да верхнего торца патрубка 8.

На внутренней стороне верхнего конца шламовай трубы 2 установлен дроссель )6 с зазором относительно трубы 1 не меньшим, чем зазор между трубой 2 и патрубком 8.

Для предотвращения засорения эжек- 20 тора в нижней части перехсцника 4 установлен фильтр 17 закрепленный болтами 18.

Как показано на фиг.3> трубка Вентури 7 выполнена в виде вкладппа 19, имекапего конфузор, прямой участок и диффузар. Длина прямого участка в два раза превосходит диаметр,при этом на прямом участке выполнены боковые отверстия 20 диаметром 8 мм для всасывания воздуха. На трубе I в зоне трубки Вентури 7 также выполнены отверстия, диаметром 6 мм. Для предотвращения скручивания трубы 1 с отверстиями на нее одета дополнитель35 ная трубка 21 с отверстиями диаметром 5 мм.

Буровой снаряд работает следующим образом.

Сжатый воздух поступает по центра-40 льному каналу трубы 1 до заглушки

11 и,меняя направление, выходит через отверстия 12 в межтрубное пространство 2 и 8. По винтовому каналу,образованному ребордой 10,поток сжатого воздуха, уплстненный и раскрученный, выходит через окно 9 патрубка

Я в дополнительный винтовой канал, образованный ребардой 15. В зоне окна 9 шаг реборды 15 больше, чем шаг 50 реборд 10, чта обеспечивает засасывание воздуха на нижней части бурового снаряда. При проходе воздуха из узкого канала реборды 10 в канал реборды 15 сжатая струя расширяется, 55 увеличивается ее скорость и подъемч ная сила, благодаря чему подсасывается воздух иэ межтрубнага пространства 2 и 8, и в последнем образует ся зона ва куума.

Поскольку в пространстве между стенками скважины и бурового снаряда давление воздуха больше, чем в указанном межтрубном пространстве, это обеспечивает эффективное подсасывание охлажденного воздуха и обратную циркуляцию с забоя через колонковую трубу 3, фильтр !7,ка«aл переходника 4 „замковое соединение 5 и приподнятый клапан 13, отверстия 1ч в канал ребсрды и далее через образованную в зазоре труб ) и 2 вихревую трубу обратна в скважину. Увеличивакщийся шаг раскры:. Ня винтовой реборды 10 вверх ат верх . него торца патрубка 8 способствуе: эффективному смешиванию всасыва«; 0ro воздуха и сжатого агента.

1)аосссль 16 обеспечивает охлаждение выходящего иэ эжектора воздуха эа счет образующегося перепада давле— ния .

Таким образом, увеличение зже кции снаряда при всасыванпи воз ха из колонковой -.ðóáû происходи- в три эт апа: при выходе струи иэ окна 9 пат-рубка 8; при прохождении через винтовой . канал ребарды 15 и на участке раскрытия винтового канала ребсрды 10 Где вихревой поток сжато гс воздуха наиболее интенсивыяй и обладает наибольшей подъемной силой.

Технико-экансмичеcKBH эффектив-ность основана на там, что и при следующих соотношениях диаметров трубы и сднатилной коронки 89/93,108/) 1,.

- «.7, 132„146/151 мм зазор между колон;;свай трубой и стенками. сквамя-практичсс-:си не меняется, что привод, т к тому, что расход сжатсгс ваздух;.: лри забойной обратной циркуляции не ":авнсит от диаметра буровогс снаряда, ч

К -в- же увеличение диаметра схвати.-;:; приводи" к увеличению объем . .о":Рнксвсй трубы, что при обратной продувке .. риводит к улучшению та— ких рабочих характеристик, как пере) р =" давления, охлаждение воздуха, ви"а;-з е крупных частиц шлама внутри колонковой трубы.

На жчие обратного клапана способствует- удержани:о в колонковой трубе керна при подъеме. Установленная выше вихревого эжектара на

1086 16 бурильных трубах трубка Вентури допол.

Ъ нительно увеличивает поступление охлажденного сжатого воздуха в эжектор как минимум на 1 м /мин.

Конструкция снаряда дает воз- S можность использовать одно устройство при изменении диаметра бурения, и при этом замене подлежат только дополнительная реборда и дроссель в соответствии с диаметром колонковой и шламовой труб.

Надежность эжектора при эксплуатации обеспечена тем, что ширина винтового канала дополнительной реборды увеличена в 2-3 раза по сравненин> с диаметром сопла одноструй— ных насосов, работакщих на сжатом воздухе, равном 7-8 мм.

1086 116

Составитель Е. Молчанова

Техред М.Тепер Корректор В. Синицкая

Редактор В. Ковтун

Заказ 2206/30 Тираж 564

ВНИИПИ Государственн©го комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.

Подписное

4/5

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