Вибрационное устройство для бурения скважин

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин турбинным способом. Устройство включает корпус с проходным сечением, диск, свободно вращающийся вокруг оси корпуса за счет дебаланса, эксцентрик, выполненный в виде пустотелого вала, расположенного по оси корпуса с эксцентрично закрепленным внутри его полости грузом и жестко связанного с флажком, примыкающими к диску. Эксцентрик одним концом соединен с гидравлической турбиной, а другим - с диском. Диск содержит отверстие для прохода промывочной жидкости. Изобретение обеспечивает повышение КПД использования гидравлической мощности буровых насосов. 3 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 снижения потерь передаваемой осевой нагрузки.

Известно вибрационное устройство для уменьшения силы трения бурильной колонны о стенки скважины путем одновременного воздействия на зону их контакта продольных и радиальных колебаний [1].

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

Наиболее близким аналогом по отношению к заявляемому изобретению является вибрационное устройство [2], содержащее корпус с проходным сечением, генератор поперечных колебаний, расположенный в корпусе и выполненный в виде расположенного на оси корпуса эксцентрика, соединенного верхним концом с гидротурбиной, а также диска, свободно вращающегося на оси корпуса под действием дебаланса, с эксцентрично расположенным на его поверхности отверстием.

Недостатком данного устройства являются значительные потери гидравлической мощности буровых насосов на преодоление сопротивления жидкости при вращении эксцентрика.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение КПД использования гидравлической мощности буровых насосов.

Поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в снижении сопротивления, оказываемого промывочной жидкостью, вращению эксцентрика вибрационного устройства.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном вибрационном устройстве для бурения скважин, содержащем корпус с проходным сечением, расположенный по оси корпуса эксцентрик, одним концом соединенный с гидравлической турбиной, а другим с диском, установленным с возможностью свободного вращения вокруг оси корпуса за счет дебаланса и содержащим отверстие для прохода промывочной жидкости, особенностью является то, что эксцентрик выполнен в виде пустотелого вала, расположенного по оси корпуса с эксцентрично закрепленным внутри его полости грузом и жестко связанного с флажком, примыкающим к диску, для перекрытия отверстия последнего при вращении вала.

На фиг. 1 показан общий вид вибрационного устройства, на фиг.2 - разрез А-А фиг. 1, на фиг.3 - разрез В-В фиг.1.

Вибрационное устройство содержит расположенный по оси корпуса 1 пустотелый вал 2 с эксцентрично закрепленным в его полости грузом 3 и закрепленным жестко одним концом с гидравлической турбиной 4, а другим с флажком 5, примыкающим к диску 6, свободно вращающемуся вокруг оси корпуса 1 и имеющему отверстие 7 для прохода промывочной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

При прокачивании промывочной жидкости происходит вращение гидротурбины 4 и жестко соединенного с ней пустотелого вала 2 с эксцентрично закрепленным в его полости грузом 3, генерирующего радиальные гармонические колебания по отношению к плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины. Диск 6 за счет дебаланса поворачивается вокруг оси корпуса 1 и занимает положение, при котором отверстие 7 располагается на диаметрально противоположной по отношению к плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины стороне. Флажок 5, проходя через диаметрально противоположную плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины точку, перекрывает отверстие 7, создавая синхронно с радиально направленными от плоскости контакта корпуса 1 со стенками скважины продольные колебания, направленные в сторону движения бурильного инструмента.

В результате эксцентричного расположения закрепленного груза внутри полого вала уменьшается сила сопротивления, оказываемая промывочной жидкостью вращению вала, а следовательно, снижаются затраты гидравлической мощности буровых насосов на вращение эксцентрика.

Источники информации 1. Авт.cв. 1227271 СССР, МКИ Е 21 В 4/14, опубл.1986.

2. Патент 2139403 РФ, МПК6 Е 21 В 4/14, опубл. 1999 (прототип).

Формула изобретения

Вибрационное устройство для бурения скважин, содержащее корпус с проходным сечением, расположенный по оси корпуса эксцентрик, одним концом соединенный с гидравлической турбиной, а другим - с диском, установленным с возможностью свободного вращения вокруг оси корпуса за счет дебаланса и содержащим отверстие для прохода промывочной жидкости, отличающееся тем, что эксцентрик выполнен в виде пустотелого вала, расположенного по оси корпуса с эксцентрично закрепленным внутри его полости грузом и жестко связанного с флажком, примыкающим к диску, для перекрытия отверстия последнего при вращении вала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3