Турбобур

 

Изобретение касается бурения нефтяных и газовых скважин турбобурами (ТБ). ЦЕЛЬ - ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОПЕРАТИВНОЙ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ О ВЕЛИЧИНЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА ПО БЕСПРОВОДНОМУ КАНАЛУ СВЯЗИ С ЗАБОЯ НА ПОВЕРХНОСТЬ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО РЕЖИМА БУРЕНИЯ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ СЕКЦИОННОГО ТБ. В КОРПУСЕ 1 ТБ размещены соединительные валы 2 и 3 секций турбин, связанные между собой пружиной 4, и акустические резонаторы 5. Последние выполнены с различной собственной частотой и включают резонансные камеры 6 различного объема, звукопоглощающие горла 7 и размещенные на торце вала 3 звукопоглощающие отверстия 8. Вал 2 выполнен с торцовым выступом (ТВ) 9 для перекрытия звукопоглощающих отверстий. В исходном положении, когда ТБ находится над забоем, звукопоглощающие отверстия перекрыты ТВ 9. ПРИ ОПУСКАНИИ ТБ на забой возникает крутящий момент на долоте, приводящий к проворачиванию валов 2 и 3 относительно друг друга, а ТВ 9 открывает звукопоглощающие отверстия. При этом поглощаются частоты, равные собственным частотам резонаторов 5, и по поглощенным частотам определяют на поверхности величину крутящего момента. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (1) ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 (2 1) 4499427/31-03 (22) 28,10.88 (46) 23.08.90. Бюл, ¹ 31 (71) Тюменский индустриальный институт им. Ленинского комсомола (72) Ю.А.Савиных и В,И.Московкин (53) 622,243.92.05(088.8) (56) Погарский А.А,Механизмы забойной автоматики и телеизмерений. — M. Недра, 1965.

Авторское свидетельство СССР

N 1154454, кл, Е 21 В 47/12. 1985. (s()s Е 21 В 4/02, В 21 В 45/QQ (54) ТУРБОБУР (57) Изобретение касается бурения нефтяных и газовых скважин турбобурами (ТБ).

Цель — обеспечение оперативной передачи информации о величине крутящего момента по беспроводному каналу связи с забоя на поверхность для поддержания оптимального режима бурения при применении секционного ТБ. В корпусе 1 ТБ размещены соединительные валы 2 и 3 секций турбин, связанные между собой пружиной 4, и акустические резонаторы 5, Последние выпол1587164

20

45 нены с различной собственной частотой и включают резонансные камеры 6 различного объема, эвукопоглощающие горла 7 и размещенные на торце вала 3 эвукопоглощающие отверстия 8. Вал 2 выполнен с торцовым выступом (ТВ) 9 для перекрытия звукопоглощающих отверстий. В исходном положении, когда

ТБ находится над забоем эвукопоглощающие отверстия перекрыты ТВ 9. При опускании ТБ

Изобретение относится к турбинному бурению.

Цель изобретения — обеспечение оперативной передачи информации о величине крутящего момента по беспроводному каналу связи с забоя на поверхность для поддержания оптимального режима бурения при применении секционного турбобура.

На фиг. 1 изображен турбобур, продольный разрез; на фиг. 2 — соединительный вал нижней секции турбобура, вид сверху; на фиг. 3 — соединительный вал нижней секции турбобура при перекрытом посредством выступа соединительного вала верхней секции турбобура одного из эвукопоглощающего отверстия резонансной камеры, вид сверху; на фиг. 4 — спектограмма с. поглощенными частотами.

Турбобур состоит из корпуса 1, секций турбин (не показаны), верхний 2 и нижний 3 соединительные валы, которые связаны между собой калиброванной цилиндрической пружиной 4, акустические резонаторы

5 с различной собственной частотой, включающий резонансные камеры б различного объема, звукопоглощающие горла 7 различной длины и размещенные на торце вала 3 эвукопаглощающие отверстия 8. Соединительный вал 2 выполнен с торцовым выстуlloM 9 для перекрытия звукопоглощающих отверстий акустических резонаторов. Между корпусам 1 и валами 2 и 3 имеется канал

10 для прохода бурового раствора. Между валами 2 и 3 размещена шаровая опора 11.

Турбобур работает следующим образом.

B исходном положении, когда турботур находится над забоем, все звукопоглощэющие отверстия 8 акустических резонаторов перекрыты торцовым выступом 9 соединительного вала 2, При подаче рабочего агента приводится во вращение секция турбобура и возникает звуковая вибрация, спектрограмма которой для турбобура изображена на фиг. 4а. На спектограмме отсутствуют поглощенные частоты. на забой возникает крутящий момент на долоте, приводящий к проворачиванию валов

2 и 3 относительно друг друга, а ТВ 9 открывает звукопоглощэющие отверстия, При этом поглощаются частоты, равные собственным частотам резонаторов 5, и по поглощенным частотам определяют на поверхности величину крутящего момента.

4 ил, При опускании турбобура на забой создается осевая нагрузка на долото и одновременно появляется крутящий момент на долоте, приводящий к проворачиванию валов 2 и 3 относительно друг друга и скручивания пружины 4, При этом выступ 9 вала 2 открывает часть звукопоглощающих отверстий.

На фиг. 4б приведена спектрограмма при крутящем моменте M<> = 357 HM npu открытом звукопоглощающем отверстии акустического резонатора с собственной частотой 700 Гц, нэ которой показана поглощенная частота f> = 700 Гц, При увеличении нагрузки на долото увеличивается угол скручивания пружины 2, что приводит к открытию остальных эвукопоглощающих отверстий.

На фиг. 4в приведена спектрограмма для вращающего момента 1400 Нм, на которай показана поглощенные частоты f>

=700 Гц, fz = 800 Гц, Рз = 900 Гц и f4 = 1000

Гц, соответственно при четырех открытых эвукопоглащак)щих отверстий акустических

25 резонаторов с соответствующей собственной частотой.

Предлагаемая конструкция турбобура позволяет оперативно передать значение величины крутящего момента по беспроводному каналу связи с забоя на поверхность для поддержания оптимального режима бурения, особенно для кустового направленного бурения глубоких скважин.

Формула изобретения

Турбобур, содержащий корпус, турбины и акустические резонаторы с различной собственной частотой, выполненные со звукопоглощэ ощими отверстиями, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения оперативной передачи информации о величине крутящего момента по беспроводному каналу связи с забоя на поверхность для поддержания оптимального режима бурения при применении секционного турбобура, валы последнего соединены между собой калиброванной пружиной, а звукопоглощающие отверстия акустических резона1587164 торов размещены на торце одного из валов, а другой вал выполнен с торцовым выступом для перекрытия звукопоглощающих оТверстий резонансных камер.

1587164

У 3г h ю

ФигА

Составитель В. Косталевский

Техред М.Моргентал Корректор Н,Король

Редактор О.Головач

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж ород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2403 Тираж 476 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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