Устройство для очистки забоя скважины

 

Использование: конструкции промывочных устройств шарошечных долот для очистки забоя скважин в процессе бурения. Сущность: устройство имеет привод крыльчатки 2, размещенный в наддолотном переводнике 4. Крыльчатка 2 расположена в ниппельной части 3 корпуса долота 1. Внутренняя полость корпуса выполнена сквозной. Лопасти крыльчатки 2 расположены под углом к горизонтальной плоскости, находящимся в пределах 90-180°. При работе промывочной жидкости сообщается дополнительная энергия, что улучшает очистку забоя. 1 ил.

Изобретение относится к очистке забоя в процессе бурения, в частности к конструкции промывочного устройства шарошечных долот.

Известно устройство, включающее рабочие лопасти, закрепленные на корпус специального наддолотного переводника, приводимого во вращение ротором буровой установки через бурильные трубы [1].

Недостатком этого устройства является низкая частота вращения и подверженность лопастей к износу от трения о стенки скважины.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является долото, включающее корпус с лапами, на цапфах которых посредством подшипников размещены шарошки и рабочее колесо в виде крыльчатки [2].

Недостатком этого долота является его невысокая мощность, ограничиваемая малым пространством мест размещения двигателя и рабочего колеса. Кроме того, мощность, сообщаемая рабочим колесом, удаляемой промывочной жидкости не используется для улучшения очистки забоя, поскольку жидкость откачивается из надшарошечного пространства.

Целью изобретения является повышение эффективности очистки забоя скважины за счет сообщения дополнительной энергии промывочной жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для очистки забоя скважины, включающем корпус, шарошки, смонтированные на цапфах лап посредством подшипников, и лопастную крыльчатку с приводом, установленном в наддолотном переводнике, лопастная крыльчатка размещена в ниппельной части долота, а ее лопасти имеют угол наклона к горизонтальной оси в пределах 90 < α< 180^о.

На чертеже изображено предлагаемое устройство в разрезе.

Устройство очистки забоя скважины содержит шарошечное долото 1, лопастную крыльчатку 2 с углом наклона лопастей 90 < α< 180^о, размещенную в ниппельной части 3 долота, наддолотный переводник 4 с установленным в нем приводом крыльчатки.

Устройство очистки забоя скважины работает следующим образом.

Полный поток подводимой буровыми насосами промывочной жидкости контактирует в проточной ниппельной части 3 долота с лопастной крыльчаткой 2, приводимой во вращение с высокой частотой от привода, установленного над долотом. При этом жидкость получает дополнительную энергию от крыльчатки и закручивается в высокоскоростной вихрь, высокая энергия которого во внутренней надшарошечной полости долота обеспечивает эффективное удаление шлама с поверхности шарошек и выход вихря через проемы между лапами в кольцевое пространство, способствующее при совпадении по направлению с вращением долота взвешиванию и удалению шлама из призабойной зоны скважины за счет закручивания жидкости.

Эффективное формирование высокоскоростного вихря в промывочной жидкости, от интенсивности которого зависит очистка забоя, возможно при совпадении направлений вращения лопастной крыльчатки и долота. Способность закрученной жидкости очищать поверхность забоя возрастает при этом также за счет перемещения удаляемого шлама в направлении по ходу набегающей шарошки. В противном случае (при вращении лопастной крыльчатки против вращения долота) снижается интенсивность формирования вихря и шлам перемещается под набегающую шарошку, засоряя поверхность забоя и вооружение долота.

Из условия совпадения направлений вращения лопастной крыльчатки и долота определяется граничное значение угла наклона лопастей α= 90^о, при уменьшении которого промывочная жидкость отбрасывается вверх навстречу основному потоку. При увеличении угла наклона лопастей влияние лопастной крыльчатки на движение жидкости изменяется и практически прекращается при α= 180^о. Оптимальное значение угла α зависит от конкретных геолого-технических условий бурения, определяющих необходимость приоритетной очистки забоя или вооружения долота.

Использование предлагаемого устройства позволяет снизить затраты энергии, необходимые для очистки забоя скважины и шарошек долота.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ЗАБОЯ СКВАЖИНЫ, содержащее наддолотный переводник, закрепленный к переводнику корпус долота с внутренней полостью, установленные на корпусе посредством подшипников шарошки и размещенную в корпусе лопастную крыльчатку, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности очистки забоя путем сообщения промывочной жидкости дополнительной энергии, оно снабжено приводом, расположенным в наддолотном переводнике и соединенным с крыльчаткой, которая размещена в ниппельной части долота, причем крыльчатка выполнена с углом наклона лопастей к горизонтальной плоскости находящимся в пределах 90-180^o, а корпус долота выполнен со сквозной внутренней полостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1