Вибрационное устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин турбинным способом. Задача изобретения - повышение эффективности бурения скважин за счет более полного доведения осевой нагрузки на долото при направленном генерировании колебаний. Вибрационное устройство содержит корпус, встраиваемый в колонну бурильных труб. Новым в вибрационном устройстве является эксцентрик, расположенный по оси корпуса и соединенный верхним концом с гидротурбиной, а нижним примыкающий к диску, свободно вращающемуся вокруг оси корпуса за счет дисбаланса и имеющему отверстие для прохода промывочной жидкости, периодически перекрываемое эксцентриком при его вращении. 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин турбинным способом, и предназначено для повышения эффективности бурения скважин за счет генерирования направленных колебаний.

Известен забойный вибратор для генерирования поперечных ударных импульсов включающий корпус, взаимно подпружиненные ударник и перекидной клапан, подвешенные в центре корпуса на двух осевых конусах, седло клапана с проходными отверстиями на наклонных гранях [1].

Недостатком этой конструкции является отсутствие продольных колебаний, синхронно генерируемых с поперечными.

Известен гидравлический вибратор для бурения скважин, включающий ударник, шарнирно закрепленный одним концом с корпусом вибратора, а другим с перекидным клапаном [2].

Недостатком известного устройства является низкий КПД, что присуще конструкциям вибраторов, плоскость колебаний которых не ориентирована к плоскости контакта колонны бурильных труб со стенками скважины.

Наиболее близким аналогом по отношению к заявленному изобретению является вибрационное устройство, содержащее корпус с проходным сечением, генератор поперечных колебаний, расположенный в корпусе и выполненный в виде расположенного по оси корпуса эксцентрика, соединенного верхним концом с гидротурбиной [3].

Недостатком данного устройства является то, что возбуждаемые им продольные и поперечные колебания не ориентированы по отношению к плоскости контакта колонны бурильных труб со стенками скважины.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы вибратора за счет генерации направленных колебаний с учетом расположения плоскости контакта колонны бурильных труб со стенками скважины.

Техническое решение достигается тем, что вибрационное устройство для бурения скважин содержит корпус с проходным сечением, генератор поперечных колебаний, расположенный в корпусе и выполненный в виде расположенного по оси корпуса эксцентрика, соединенного верхним концом с гидротурбиной, вибратор же снабжен диском, к которому нижним концом примыкает эксцентрик, при этом диск установлен с возможностью свободного вращения за счет дисбаланса на оси корпуса и имеет отверстие для прохода промывочной жидкости с возможностью переодического перекрытия последнего эксцентриком.

На фиг.1 показан общий вид вибрационного устройства.

На фиг.2 разрез А-А на фиг. 1.

Вибрационное устройство содержит эксцентрик 2, расположенный по продольной оси корпуса 1, соединенный верхним концом с гидротурбиной 3, а нижним примыкает к диску 4, свободно вращающемуся вокруг оси корпуса 1 и имеющему отверстие 5 для прохода промывочной жидкости.

Устройство работает следующим образом. При прокачивании промывочной жидкости происходит вращение гидротурбины 3 и жестко соединенного с ней верхним концом эксцентрика 2, генерирующего радиальные гармонические по отношению к плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины колебания. Диск 4 за счет дисбаланса поворачивается вокруг оси корпуса 1 и занимает положение, при котором отверстие 5 располагается на диаметрально противоположной по отношению к плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины стороне диска 4. Эксцентрик 2, проходя через диаметрально противоположную плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины точку, перекрывает отверстие 5, создавая синхронно с радиально направленными от плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины продольные колебания, направленные в сторону движения бурильного инструмента.

В результате генерирования направленных колебаний уменьшается сила сопротивления движению бурильного инструмента, а следовательно, осевая нагрузка более полно доводится до долота, что приводит к повышению механической скорости бурения и проходки на долото.

Источники информации: 1. Авторское свидетельство СССР N 815257, E 21 B 4/14, БИ N 11.

2. Авторское свидетельство СССР N 1515812, E 21 B 7/24, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР N 1227271, E 21 B 4/14, 1986.

Формула изобретения

Вибрационное устройство для бурения скважин, содержащее корпус с проходным сечением, расположенный в корпусе генератор поперечных колебаний, выполненный в виде расположенного по оси корпуса эксцентрика, соединенного верхним концом с гидротурбиной, отличающееся тем, что вибратор снабжен диском, к которому нижним концом примыкает эксцентрик, при этом диск установлен с возможностью свободного вращения за счет дисбаланса на оси корпуса и имеет отверстие для прохода промывочной жидкости с возможностью периодического перекрытия последнего эксцентриком.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2