Наддолотный эжекторный гидронасос

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ . д ЮЗН4У

Ю 7Щ фР () о ,6д ! фью

)(Я (21) 4792379/29 (22) 09.11.89 (46) 23.05.92. Бюл. ¹19 (76) С,В,Евстифеев (53) 621.694.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹1276799,,кл. E 21 B 21/00, 1985, Авторское свидетельство СССР

¹1263803, кл. Е 21 В 21/00, 1984. (54) НАДДОЛОТНЫЙ ЭЖЕКТОРНЫЙ ГИДРОНАСОС (57) Изобретение относится к технике бурения скважин. Цель изобретения — повышение механической скорости проходки и улучшение очистки забоя от выбуренной породы.

Наддолотный эжекторный гидронасос имеет корпус 1 с центральным вертикальным кана„„ Ц„„173б345 АЗ (sl)s F 04 F 5/10, Е 21 В 21/00 лом 2 для подачи к долоту промывочной жидкости, не менее трех активных сопел 4, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального канала 2 и сообщающихся с ним при помощи подводящих каналов 3, и соосные с соплами камеры 5 смешения, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса 1 сквозными соединительными каналами 6. Подводящие каналы 3 выполнены прямолинейными, оси камер 5 смешения расположены под углом к оси вертикального канала 2, отношение величин диаметров соединительных каналов 6 и камер 5 смешения составляет 0,4—

1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла 4 к диаметру соединительного канала 6 равно 0,18 — 0,35, 1 з.п.ф-лы, 3 табл, 1736345

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано в компановках бурильных колонн для улучшения очистки забоя от выбуренной породы.

Цель изобретения — повышение производительности за счет увеличения механической скорости проходки и улучшения очистки забоя.

На фиг.1 представлен наддолотный эжекторный гидронасос (тонкими линиями показаны стенки скважин и прикрепленные к гидронасосу сверху и снизу элементы колонны), общий вид; на фиг,2 — разрез А — А на фиг,1; на фиг.3 — узел I на фиг.1.

Гидронасос содержит корпус 1 с выполненным в нем центральным вертикальным каналом 2 для подачи промывочной жидкости в зону Б работы долота. С центральным вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1 наклоненные прямолинейные подводящие каналы 3, заканчивающиеся соплами 4 и смесительными камерами 5.

Каждое из сопл 4, снабженных наклонным подводящим каналом 3, в совокупности со смесительной камерой 5 образует струйный насос, предназначенный для транспортирования промывочной жидкости, содержащей измельченную выбуренную породу из зоны работы долота Б в зону А, расположенную сверху от наддолотного эжекторного гидронасоса.

Гидронасос может содержать три и более струйных насосов в зависимости от диаметра долота.

Каждая из смесительных камер 5 сообщается с зоной Б посредством вертикального соединительного канала 6, конец которого выходит на нижний торец 7 корпуса 1 эжекторного гидронасоса. При этом отношение величины диаметра вертикального канала 6 (величины б ) к величине диаметра смесительной камеры (величине dz) составляет от 0,4 до 1,0.

Отношение величины минимального диаметра отверстия сопла 4(величины бз) к величине диаметра соединительного канала 6(величины d1) в предложенном -идронасосе составляет при нормальной плотности промывочной жидкости от 0,18 до 0,35.

В качестве возможных вариан 0B исполнения гидронасоса предлагается выполнить входящие в него струйные насосы с

„углами наклона а, определяемыми в зависимости от характера горных пород и составляющими угол 13 — 20 .

Такое выполнение устройства с различными углами наклона позволяет дополнительно влиять на процесс кольматации стенок скважины и повышать, тем самым, производительность бурения за счет создания дополнительной-репрессии на разбуриваемый пласт.

Наддолотный эжекторный гидронасос работает следующим образом.

В составе компановки бурильной колонны эжекторный гидронасос спускают в скважину и подают в зону работы долота Б через центральный канал 2 промывочнуюжидкость.

Одновременно часть промывочной жидкости из центрального канала 2 попадает в наклонные подводящие каналы 3 и через сопла 4 подводится к смесительным камерам 5, откуда она поступает в пространство

А над эжекторным гидронасосом, При этом за счет эжектирующей способности струй жидкости, движущихся в смесительных камерах, промывочная жидкость с содержащейся измельченной породой транспортируется по соединительным вертикальным каналам 6 из зоны Б и выбрасывается в зону А. Прямолинейная форма каналов 3 и 6 обеспечивает минимальные потери на гидравлические сопротивления.

После выхода струй из смесительных камер в зону А над гидронасосом происходит их взаимодействие со стенками скважины, при этом стенки скважины в зоне А кольматируются выбуренной породой, и одновременно возникает эффект эжекции в зазоре между боковой цилиндрической поверхностью корпуса 1 гидронасоса и стенкой скважины (направление струй промывочной жидкости показано стрелками на (фиг,1), Предлагаемый гидронасос по сравнению с известным более многофункционален и позволяет в зависимости от реализуемой на долоте гидравлической мощности соответственно снижать дифференциальное давление, что влечет за собой увеличение механической скорости проходки, Для проверки эффективности созданного устройства были проведены исследования по использованию наддолотных гидронасосов, обладающих различными соотношениями конструктивных размеров, в том числе и исследования известного наддолотного эжекторного гидронасоса.

Исследования показали, что при работе в различных горных породах (мягких, средних, твердых) скорость проходки при использовании известного гидронасоса составляет от 2,2 до 4,1 м/ч, а заявленного гидронасоса — от 4,2 до 8,1 м/ч, В табл.1 — 3 обобщены результаты исследования эжекторного насоса предлагаемой конструкции при различных диаметрах отверстий вертикальных соединительных каналов (d1), диаметрах смесительных камер (d2) и наименьших диаметрах сопл (бз).

В табл.1 представлена зависимость механической скорости проходки Чот соотношения

d

Формула изобретения

1. Наддолотный эжекторный гидронасос, содержащий корпус с выполненным в ю

Таблица 1

d),d2 0,16 0,33 0,40 0 50 0,66 0,83 1 00 1 16 1,33

V, м/ч 1,20

1,32 2,51 2,64 2,82 3,05 3,00 1,40 1,30

" 30

Таблица 2

Таблица 3

В табл.2 представлена зависимость механической скорости проходки V от величины угла наклона осей струйных насосов к оси центрального вертикального канала (2О) для случаев работы в различных по твердости грунтах (твердых, средних, мягких). В табл.3 представлены данные, характеризующие изменение механической скорости проходки в зависимости от отношения минимального диаметра отверстия сопла (бз) к диаметру соединительного канала (о ) для случая работы на промывочной жидкости нормальной плотности (плотность

1000....1400 кгlмз) и для случая работы на утяжеленной промывочной жидкости (плотностью от 1400 кг/м и более). нем центральным вертикальным каналом для подачи к долоту промывочной жидкости, не менее трех активных сопл, равномерно расположенных по окружности вокруг цен5 трального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с нижней торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединитель10 ных каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения механической скорости проходки и улучшения очистки забоя от выбуренной породы, подводящие каналы выполнены прямолинейными, оси камер смешения

15 расположены под углом к оси вертикального канала, отношение величин диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4 — 1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соедини20 тельного канала составляет 0,18 — 0,35, 2. Гидронасос по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что углы наклона осей камер смешения составляют 13 — 20О.

1736345 йище.2

10

1736345

Техред М.Моргентал Корректор B.Ãèðíÿê

Редактор B.Äàíêo

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

Заказ 1826 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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