Бур реактивно-турбинный

 

1. БУР РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ , содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и шарошками, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости бура и улучшения качества ствола скважины корпус каждого долота снабжен ограничителями поперечных колебаний, расположенными между смежными шарошками, причем разность между номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура. 2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что ограничители поперечных колебаний бура армированы упругим материалом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1.1 04283

g g E 21 D 1/06

1 ° Щ1Г1."РЩз; .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591504/22-03 (22) 1?.05.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) В. А. Высоцкий, В. П. Коротков, М. Д,Леонов, В. И. Либерман, А. Н. Попов и А. А. Рыбалка (71) Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники. (53) 622.232.92 (088.8) (56) 1. Реактивно-турбинное бурение. Труды ВНИИБТ, вып. XVIII, M., «Недра», 1967, с. 52. !

2. Авторское свидетельство СССР № 840369, кл. E 21 D 1 06, 1979 (прототип). (54) (57) l. БУР РЕАКТИВНО-ТУРБИННЫЙ, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и шарошками, отличающийся тем, что, с целью повышения стойкости бура и улучшения качества ствола скважины корпус каждого долота снабжен ограничителями поперечных колебаний, расположенными между смежными шарошками, причем разность между номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура.

2. Бур по п. 1, отличающийся тем, что ограничители поперечных колебаний бура армированы упругим материалом.

1

Изобретение относится к буровой технике, в частности к конструкциям реактивно-турбинных буров для бурения скважин и стволов большого диаметра.

Реактивно-турбинный бур — разновидность планетарного бура, в котором долота вращаются вокруг собственных и одновременно вокруг оси бура.

Известны реактивно-турбинные буры, содержащие корпус. турбобуры, и долота (1).

Недостаток известных буров — необходимость при запуске агрегата вращать их ротором через буровую колонну, что требует дополнительных затрат мощности, снижает вертикальность ствола скважины и увеличивает вероятность аварии из-за поломки бурильных труб. Этот недостаток определяется малыми зазорами между стенкой скважины и корпусом бура.

Наиболее близок к известному реактивно-турбинный бур, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и шарошками, особенностью которого, как и всех реактивно-турбинных буров, является большая разность между диаметром бура и диаметром корпуса бура, благодаря чему в процессе бурения образуется значительный зазор между. стенкой скважины и корпусом бура, что дает возможность вращаться буру от реактивного момента (2).

Недостатки известного бура — низкая стойкость подшипниковых опор долота и его вооружения и низкое качество ствола скважины (большая разработка его диаметра и отклонение оси от вертикали.

Цель изобретения — повышение стойкости бура путем уменьшения износа опор долота, турбобура и вооружения долот, а также улучшение качества ствола скважины путем предотвращения разработки ствола и уменьшения отклонения оси скважины от вертикали.

Указанная цель достигается тем, что бур реактивно-турбинный, содержащий корпус, турбобуры и долота с корпусами и шарошками, корпус каждого долота снабжен ограничителями поперечных колебаний, расположенными между смежными шарошками, причем разность между номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура.

При этом ограничители поперечных колебаний бура армированы упругим материалом.

Такое выполнение бура уменьшит его поперечные колебания в скважине (амплитуда будет ограничена ограничителями поперечных колебаний), что снизит ударные нагрузки на долото от стенки скважины и приведет к увеличению стойкости опор до104283

55 лота и турбобура, вооружения доло,, а так же уменьшит разработку стенок скважины и, как следствие этого, — уменьшит отклонение скважины от вертикали.

На фиг. 1 показан реактивно-турбинный бур, общий вид; на фиг. 2 — разрез A — А на фиг. 1 при максимальном диаметре бура по шарошкам; на фиг. 3 — то же, при минимальном диаметре бура; на фиг. 4 то же, при поперечном смещении бура относительно скважины.

Бур реактивно-турбинный содержит корпус, состоящий из траверсы 1 и грузов 2.

В корпусе установлены турбобуры 3 с долотами 4 номинального диаметра д, . Когда одна из шарошек 5 долота находится на максимальном удалении от центра бура О (фиг. 2), происходит калибрование стенок скважины, диаметр бура при этом максимальный и равен номинальному диаметру бура D. Когда две смежные шарошки 6 и 7 долота находятся на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура (фиг. 3), то диаметр бура по шарошкам минимальный (Е) цн). Долото 4 имеет номинальный диаметр по шарошкам d*. Диаметр корпуса долота по огра ничителям поперечных колебаний, расположенным на корпусе долота 9 между смежными шарошками, равен d (фиг. 3).

Максимальную величину смещения бура (и его центра) относительно центра скважины определяют ограничители 8 (фиг. 4), которые могут быть армированы упругим материалом 10.

Бур реактивно-турбинный работает сле. дующим образом.

Рабочая жидкость через траверсу 1 попадает в турбобуры 3 и приводит во вращение долота 4. От соприкосновения долот с забоем возникает реактивный момент, от действия которого бур начинает вращаться вокруг своей оси, Нагрузка на забой создается в основном грузами 2. При вращении бура от неуравновешенных сил и из-за неровностей на забое и стенках скважины возникают поперечные колебания (вибрация) бура, Ударные нагрузки, возникающие от поперечных колебаний бура в тот момент, когда диаметр бура по шарошкам долота минимальный, воспринимаются не шарошками 6 и 7, а ограничителями 8 на корпусе

9 долота, находящимися ближе к стенке скважины, чем шаршки. При уменьшении поперечных колебаний бура уменьшается и величина ударов долота о стенку скважины, Так как эти удары передаются через долото на вал турбобура, увеличивается и стойкость опор турбобура.

Для того, чтобы поперечные колебания бура воспринимались ограничителями 8, а не шарошками, разность между номинальным диаметром долота (d* ) и диаметром корпуса долота по ограничителям (d ) должна быть меньше разности между номиналь1104283 ным диаметром бура (D) и диаметром бура при таком расположении его долот, при котором две смежные шарошки каждого долота установлены на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура (D uu), т. е. между геометрическими параметрами бура должны быть выполнены следующие: А с(< ) — 1 нин или

d (D D„„„) d (d*

Это соотношение является необходимым и достаточным для достижения цели по следующим причинам.

Диаметр долота по выступам d не может быть больше диаметра долота d*, так как таким долотом было бы невозможно бурить; не может диаметр d и быть равным d так как даже при небольшом износе долот (уменьшении их калибрующих размеров) диаметр их корпуса по ограничителям также стал бы больше диаметра долота. Следовательно, диаметр d должен быть меньше диаметра долота d* С другой стороны, как видно на фиг. 3 и 4, для того, чтобы в момент, когда диаметр бура минимальный, удары от поперечных колебаний бура воспринимались не шарошками, а ограничителями 8, диаметр 4 должен быть оольше 4А (ШВ цн) . Как видно из этой зависимости, диаметр d M> — (D — 0„„), т.е. — d < 11 — 1 „„„

Следовательно, для ограничения поперечных колебаний бура в скважине диаметр корпуса долота по ограничителям выбирается в зависимости не только от диаметра долота, но и от минимального и номинального диаметра бура, а именно разность меж1р ду номинальным диаметром долота и диаметром корпуса долота по ограничителям поперечных колебаний меньше разности между номинальным диаметром бура и диаметром бура при положении двух смежных шарошек каждого долота на максимальном и равноудаленном расстоянии от оси бура.

Ограничители поперечных колебаний 8 армированы снаружи упругим материалом

10. Упругий материал на ограничителях смягчает удары долот о стенки скважины и уменьшает износ долот и опор турбобуров.

Применение предложенного бура позволит увеличить проходку на долото в результате повышения стойкости опор шарашек, турбобура и вооружения долот, а так25 же повысить качество ствола скважины в результате уменьшения разработки диаметра скважины и отклонения ее оси от вертикали.

1104283

Составитель Л. Черепенкина

Редактор А. Козориз Техред И. Верес

Заказ 5009/24 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Ф ! 1 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 илиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4