Генератор волновых колебаний для компоновок бурильных колонн

 

Использование: для ликвидации прихватов колонн бурильных труб при бурении скважин. Сущность изобретения: в корпусе на осевом и радиальном подшипниках установлен полый эксцентричный маховик с радиальными каналами над осевым подшипником и резьбой под вал турбобура. При прокачивании промывочной жидкости вал турбобура вращает эксцентричный маховик. В корпусе под маховиком выполнены радиальные каналы для создания циркуляции через межтрубное пространство. В процессе работы на прихваченный инструмент передаются поперечные колебательные движения при одновременном воздействии осевых нагрузок. 1 ил.

Изобретение относится к технике и технологии ликвидации прихватов колонн бурильных труб при бурении скважин на нефть и газ.

Известно устройство, включающее в себя корпус с эксцентриками, турбину с полым валом и циркуляционную втулку с седлом под сбросовый запорный орган. Полый вал жестко связан упругим стержнем с эксцентриком на свободном конце. Эксцентрик на корпусе в поперечном сечении выполнен волнообразным и установлен с возможностью взаимодействия с эксцентриком стержня [1].

Ликвидация прихвата колонны бурильных труб с применением известного устройства не эффективно, потому что конструкция устройства не позволяет регулировать энергетические и механические параметры воздействия на прихваченные трубы в процессе работ по ликвидации прихвата.

Известен генератор волновых колебаний для компоновок бурильных колонн, включающий полый корпус, установленный в нем с возможностью вращения эксцентричный переводник с опорами в верхней и нижней частях и соединительным узлом под вал турбобура [2].

В известной конструкции эксцентричный маховик установлен в кожухе и жидкость, пройдя через турбобур, движется по кольцевому пространству. В результате значительно уменьшился объем, занимаемый маховиком, что ведет к уменьшению центробежной силы, а следовательно, и мощности генератора. Кроме того, зазор, по которому движется промывочная жидкость, имеет небольшую величину, что создает большие гидравлические сопротивления и легко забивается.

Цель изобретения - повышение надежности работы и увеличение мощности генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор волновых колебаний для компоновок бурильных колонн, включающем полый корпус, установленный в нем с возможностью вращения эксцентричный переводник с опорами в верхней и нижней частях и соединительным узлом под вал турбобура, эксцентричный маховик выполнен полым с радиальными каналами над верхней опорой, причем в качестве верхней и нижней опор используют соответственно осевой и радиальный подшипники, а в стенке корпуса под эксцентричным маховиком выполнены радиальные каналы.

На чертеже показан генератор волновых колебаний для компоновок бурильных колонн в разрезе.

Генератор волновых колебаний состоит из полого корпуса 1, имеющего в верхней части резьбу для присоединения к корпусу забойного двигателя, например, к секции турбобура, а нижняя часть корпуса посредством резьбы соединена с нижним переводником 2, имеющим резьбу для соединения с прихваченной компоновкой колонны бурильных труб.

В корпусе 1 на верхней и нижней опорах - соответственно осевом подшипнике 3 и радиальном 4 - размещен с возможностью вращения полый эксцентричный маховик 5 с шейками 6. Верхняя шейка 6 над осевым подшипником 3 имеет радиальные каналы 7. На верхней шейке 6 с помощью резьбы установлена стандартная полумуфта 8 для соединения с валом секции турбобура.

В нижней части стенка корпуса 1 под эксцентричным маховиком имеет промывочные отверстия 9, которые необходимы для прохода жидкости при отсутствии возможности прокачивать буровой раствор через аварийную часть компоновки колонны буровых труб. Между упорным и радиальным подшипниками находится опорная втулка 10.

Устройство работает следующим образом.

Когда первоочередными способами ликвидировать прихват бурильной колонны не удалось, то по общепринятой технологии отворачивают и извлекают из скважины свободную часть компоновки колонны бурильных труб. Корпус 1 устройства свинчивают с корпусом секции трубобура и полумуфту 8 соединяют с полумуфтой вала секции турбобура.

Генератор волновых колебаний, соединенный с секцией турбобура на бурильных трубах, спускают в скважину.

С помощью переводника 2 устройство соединяют с аварийной частью компоновки колонны бурильных труб, навернув на верхнюю бурильную трубу рабочую трубу. Затем включают буровые насосы и создают циркуляцию. Буровой раствор, подаваемый насосами, проходит по бурильным трубам, поступает в секцию турбобура и приводит вал секции во вращение. Далее буровой раствор через полумуфту 8 и каналы 7 попадает вовнутрь корпуса 1. В зависимости от наличия или отсутствия циркуляции через аварийную часть компоновки колонны бурильных труб буровой раствор через эту циркуляцию или отверстия 9 выходит в кольцевое пространство скважины и поднимается к устью, затем в буровые насосы и далее цикл повторяется.

В это время вал секции туpбобура, приведенный во вращение, через полумуфту 8 передает вращение эксцентричному маховику 5 и за счет несбалансированной его массы создается переменная по направлению неуравновешенная центробежная сила, которая через шейки 6 маховика 5, далее опоры 3, 4, затем корпус 1 и переводник 2 приводит в колебательное движение всю прихваченную компоновку колонны бурильных труб.

Изменяя количество турбинок в секции турбобура и тем самым изменяя ее гидравлическое сопротивление, можно изменять количество прокачиваемого через секцию турбобура бурового раствора, а следовательно, изменять число оборотов эксцентричного маховика 5, действующую центробежную силу, частоту и амплитуду колебаний.

Изменением несбалансированной массы эксцентричного маховика 5 можно изменять центробежную силу и амплитуду колебаний всей компоновки бурильной колонны.

Изменение силы натяжения компоновки колонны бурильных труб позволит изменять амплитуду колебаний и их характер, а при резком увеличении и снижении силы натяжения можно передавать резкое колебательное движение к месту прихвата.

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР ВОЛНОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ДЛЯ КОМПОНОВОК БУРИЛЬНЫХ КОЛОНН, включающий полый корпус, установленный в нем с возможностью вращения эксцентричный маховик с опорами в верхней и нижней частях и соединительным узлом под вал турбобура, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и увеличения мощности, эксцентричный маховик выполнен полым с радиальными каналами над верхней опорой, причем в качестве верхней и нижней опор используют соответственно осевой и радиальный подшипники, а в стенке корпуса под эксцентричным маховиком выполнены радиальные каналы.

РИСУНКИ

Рисунок 1