Скважинный гидромониторный расширитель

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для расширения скважин в расчетном интервале. Расширитель имеет полый цилиндрический оребренный рабочий орган (ОРО), связанный с бурильной колонной с помощью цилиндрического шарнира. Между ОРО и цилиндрическим шарниром расположен ориентирующий удлиняющий переводник. Эти конструктивные элементы имеют общий гидравлический канал, заканчивающийся в нижней части ОРО и связанный с каналом реактивной насадки (РН) и промывочными каналами не более трех гидромониторных насадок (ГН), расположенных на боковой поверхности ОРО. РН направлена под углом 90^o относительно оси расширителя. Первая ГН расположена на уровне РН под углом 210^o относительно ее оси по ходу вращения расширителя и под углом 30^o относительно его оси в сторону нижней границы ОРО. Вторая ГН расположена вверх по образующей цилиндра ОРО относительно первой ГН и под углом 90^o относительно оси расширителя. Треть ГН расположена вверх по образующей цилиндра ОРО, отстоящей от образующей цилиндра для первой и второй ГН под углом 285^o по ходу вращения расширителя и под углом 90^o относительно его оси. Диаметры РН и ГН, расстояния между ними, а также условие подбора стандартной насадки рассчитываются по определенным математическим выражениям. Изобретение обеспечивает повышение надежности конструкции и эффективности проведения технологической операции расширения. 4 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для расширения скважин в расчетном интервале.

Анализ существующего уровня показал следующее.

Известен скважинный расширитель, содержащий породоразрушающий орган с размещенным внутри турбинным приводом и механизм поворота породоразрушающего органа (см. а. с. 206469 от 16.04.1963 г. по кл. Е 21 В 9/28 (5а, 14/20), опубл. в ОБ 24, 1967 г.). Механизм поворота породоразрушающего органа выполнен в виде зубчатой рейки, скрепленной с поршнем гидравлической пары, цилиндр которой связан с колонной бурильных труб, и зубчатого сектора, связанного с валом турбинного привода и взаимодействующего с зубчатой рейкой.

Недостатком известного устройства являются ненадежность конструкции и неэффективность работы. Это обусловлено целым рядом причин: - конструкцией расширителя не предусмотрено огибание твердых включений, т. к. промывочная жидкость постоянно воздействует на зубчатую передачу, а обратный ход последней возможен, но с приложением большого усилия, приводящего к поломке расширителя; - конструкцией расширителя не предусмотрена защита зубчатой передачи от посторонних включений (разбуриваемой породы), что может привести к поломке устройства; - осуществляется механическое разрушение породы без эффективной очистки (промывки) забоя, что приводит к заклиниванию инструмента.

Известен скважинный гидромониторный расширитель, содержащий корпус, породоразрушающую лопасть, прикрепленную к боковой поверхности корпуса, полый приводной вал, размещенный в корпусе и соединенный как с буровой колонной, так и с корпусом с возможностью ограниченного осевого перемещения и подпружинен, а также три гидромониторные насадки, сообщенные посредством промывочных каналов с полостью буровой колонны (см. а.с. 1666678 от 19.05.89 г. по кл. Е 21 В 7/28, опубл. в ОБ 28, 1991 г.) При этом вторая насадка расположена на боковой поверхности лопасти, а третья - на боковой поверхности корпуса со смещением по вертикали относительно первой насадки с возможностью гидравлического сообщения полости буровой колонны с насадками корпуса при крайних положениях приводного вала относительно корпуса и с насадкой лопасти при среднем положении вала.

Недостатком известного устройства являются ненадежность конструкции и неэффективность работы. Это обусловлено целым рядом причин: - наличие открытых пружин в конструкции расширителя может привести к заклиниванию последних разбуриваемой породой и, как следствие, невозможности осевого перемещения корпуса относительно вала; - отсутствие в конструкции расширителя поворотного механизма приводт к невозможности создания каверны запланированного размера, а лишь только на величину прогиба бурильных труб, ограниченных стенкой скважины; - породоразрушающая лопасть не всегда прижата к стенке скважины из-за непостоянства действия отклоняющей силы; - конструкцией расширителя обеспечивается малый гидромониторный эффект, т.к. насадка на лопасти расположена с обратной стороны вращения.

В качестве прототипа взят скважинный гидромониторный расширитель, содержащий полый цилиндрический оребренный рабочий орган (под ребрами подразумеваются породоразрушающие элементы), связанный с бурильной колонной с помощью цилиндрического шарнира, и гидромониторные насадки, одна из которых выполнена под углом относительно оси расширителя в сторону нижней границы оребренного рабочего органа (см. а.с. 1002500 от 25.01.82 г. по кл. Е 21 В 7/28, опубл. в ОБ 9, 1983 г.). При этом ось цилиндрического шарнира смещена относительно оси корпуса в сторону наименьшей образующей оребренного рабочего органа, выполненного в виде втулки со скошенным торцом. Втулка установлена на корпусе концентрично.

Недостатком прототипа являются ненадежность конструкции и неэффективность работы. Это обусловлено целым рядом причин: - конструкцией расширителя не предусмотрено огибание твердых включений, т. к. конструктивные особенности втулки и положение цилиндрического шарнира не способствуют возникновению выпрямляющего усилия, приводящего втулку в первоначальное положение; - операция расширения связана с подъемом втулки за счет действия центробежной силы, величина которой мала вследствие незначительной частоты вращения бурильной колонны;
- конструкцией обеспечивается малый гидромониторный эффект, т.к. насадки расположены на корпусе, не имеющем возможности углового перемещения относительно оси скважины.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему: повышается эксплуатационная надежность скважинного гидромониторного расширителя и эффективность проведения технологической операции расширения скважины за счет:
- отсутствия возможности заклинивания оребренного рабочего органа при встрече с твердыми включениями в разрушаемой породе, т.к. конструкцией предусмотрено огибание оребренного рабочего органа этих включений;
- незначительных габаритных размеров цилиндрического шарнира, обусловленных отсутствием влияния отклоняющего момента от реактивной силы струи, вытекающей из реактивной насадки;
- постоянного нахождения гидромониторных насадок в непосредственной близости со стенкой скважины, что обусловлено непрерывным действием отклоняющей силы и возможностью углового перемещения оребренного рабочего органа относительно оси скважины;
- выполнения каверны запланированного диаметра, т.е. цилиндрический шарнир связан с оребренным рабочим органом и позволяет отклонение последнего до максимального угла 30^o и создание каверны диаметром 1 м;
- создания максимальной длины фронта разрушающей силы, что обусловлено расположением и количеством гидромониторных насадок.

Технический результат достигается с помощью известного скважинного гидромониторного расширителя, содержащего полый цилиндрический оребренный рабочий орган, связанный с бурильной колонной с помощью цилиндрического шарнира, и гидромониторные насадки, одна из которых выполнена под углом относительно оси расширителя в сторону нижней границы оребренного рабочего органа. По заявленной конструкции расширитель дополнительно содержит ориентирующий удлиняющий переводник, расположенный между оребренным рабочим органом и цилиндрическим шарниром. Последний расположен коаксиально бурильной колонне и оребренному рабочему органу, а их общий гидравлический канал заканчивается в нижней части оребренного рабочего органа и связан с каналом реактивной насадки и промывочными каналами не более трех гидромониторных насадок, расположенных на боковой поверхности оребренного рабочего органа. Реактивная насадка связана с нижней частью общего гидравлического канала и направлена перпендикулярно относительно оси расширителя, а ее диаметр определен по формуле

где d_p - диаметр реактивной насадки, м;
μ - коэффициент расхода промывочной жидкости, прошедшей через насадку с совершенной конфигурацией входного участка, равный 0,90-0,95;
W - суммарная фактическая гидравлическая мощность используемых цементировочных агрегатов, кВт;
G - вес расширителя, Н;
υ - скорость истечения промывочной жидкости из насадки, равная 80-100 м/сек;
ρ - плотность промывочной жидкости, кг/м³.

Первая гидромониторная насадка расположена на уровне реактивной насадки под углом 210^o относительно ее оси по ходу вращения расширителя и под углом 30^o относительно его оси в сторону нижней границы оребренного рабочего органа. Вторая гидромониторная насадка расположена вверх по образующей цилиндра оребренного рабочего органа относительно первой гидромониторной насадки и под углом 90^o относительно оси расширителя. Третья гидромониторная насадка расположена вверх по образующей цилиндра оребренного рабочего органа, отстоящей от образующей цилиндра для первой и второй гидромониторных насадок под углом 285^o по ходу вращения расширителя и под углом 90^o относительно его оси. Максимальный диаметр каждой гидромониторной насадки рассчитан по формуле

где d_n ^max - максимальный расчетный диаметр каждой гидромониторной насадки, м, при этом n - количество гидромониторных насадок, выбранное из условия 1≤n≤3,
и выбран диаметр стандартной насадки из условия d≤d_n ^max, где d - диаметр стандартной насадки, м.

Расстояние между соседними гидромониторными насадками определено по формуле
L_n=12d,
где L_n - расстояние между соседними гидромониторными насадками, м, при этом 2≤n≥3.

Анализ изобретательского уровня показал следующее. Известен струйный расширитель, содержащий гидротурбину с двумя соплами, имеющими гидромониторные насадки, установленные под углом друг другу, выполненные с разным входным сечением (см а.с. 891881 от 17.04.80 г. по кл. Е 21 В 7/28, опубл. в ОБ 47, 1981 г. ). В этом случае энергия одной струи гасит энергию другой и их суммарное воздействие на стенку скважины уменьшается. Известен шарошечный расширитель с системой промывки, включающий связанные между собой и осевым каналом и выполненные в корпусе наклонные и радиальные каналы (см. патент 2169822 от 24.11.2000 г. по кл. Е 21 В 7/28, опубл. в ОБ 18, 2001 г.). Концевые участки наклонных каналов заглушены, а радиальные, расположенные перпендикулярно продольной оси корпуса, оснащены гидромониторными насадками, расположенными в межшарошечном проеме. Расширение осуществляется за счет воздействия шарошек, что не слишком эффективно, т.к. отсутствует поворотный механизм. При этом гидромониторный эффект незначителен, что обусловлено углом наклона гидромониторных насадок и отсутствием отклоняющей силы. Известно устройство для бурения и расширения скважин, в боковых стенках корпуса которого размещены гидромониторные насадки, оси которых перпендикулярны оси устройства (см. а.с. 1084405 от 30.07.82 г. по кл. Е 21 В 7/28, опубл. в ОБ 13, 1984 г.). Расширение скважин незначительно и происходит на величину действия энергии гидромониторных струй.

Нами не обнаружены источники патентной документации и научно-технической литературы, описывающие конструкции скважинных гидромониторных расширителей, в которых бы присутствовал эффект действия постоянной отклоняющей силы в совокупности с надежностью работы расширителя. Таким образом, достигаемый технический результат обусловлен неизвестными свойствами частей рассматриваемого скважинного гидромониторного расширителя и связями между ними. Изобретение явным образом не следует из известного уровня техники, то есть соответствует условию изобретательского уровня.

Конструкция заявляемого устройства поясняется следующими чертежами:
на фиг. 1 представлен продольный разрез устройства относительно оси (транспортное положение);
на фиг.2. представлен горизонтальный разрез, выполненный в плоскости А - А;
на фиг.3 представлен горизонтальный разрез, выполненный в плоскости Б - Б;
на фиг.4 представлен фрагмент продольного разреза устройства в плоскости В - В, расположенной под углом 30^o относительно продольной плоскости по оси устройства.

Устройство имеет следующие габариты: длина - 1,28 м, диаметр - 0,14 м, масса - 53 кг.

Скважинный гидромониторный расширитель содержит полый цилиндрический оребренный рабочий орган 1, связанный с бурильной колонной с помощью цилиндрического шарнира 2 (см. фиг.1). Между оребренным рабочим органом 1 и цилиндрическим шарниром 2 находится ориентирующий удлиняющий переводник 3. Цилиндрический шарнир 2 расположен коаксиально бурильной колонне и оребренному рабочему органу 1. Все перечисленные конструктивные элементы имеют общий гидравлический канал 4, заканчивающийся в нижней части оребренного рабочего органа 1 и связанный с каналом реактивной насадки 5 и промывочными каналами не более трех гидромониторных насадок 6, 7, 8, расположенных на боковой поверхности оребренного рабочего органа 1. Реактивная насадка 5 связана с нижней частью общего гидравлического канала 4 и направлена под углом 90^o относительно оси расширителя.

Диаметр реактивной насадки составляет

При этом в расчете использовалась фактическая гидравлическая мощность W двух цементировочных агрегатов ЦА-320 М. Мощность одного агрегата составляет 52,5 кВт.

Вес расширителя G рассчитывался по проектному объему последнего, составляющему 7,14•10^-3 м³, и плотности стали 7500 кг/м³:
7,14•10^-3•7500≈53 кг х 10=530 Н.

В качестве промывочной жидкости использовался 8% водный глинистый раствор, ρ=1055 кг/м³.

Коэффициент расхода насадки с совершенной конфигурацией входного участка μ, равный 0,90-0,95, взят из книги: Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин : Учебник для вузов. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Недра, 1988, с. 193.

Величина скорости истечения промывочной жидкости из реактивной насадки υ, равная 80-100 м/сек, взята из книги: Козодой А.К., Зубарев А.В. и Федоров B.C. Промывка скважин при бурении.: Гостоптехиздат, 1963, с. 91.

Первая гидромониторная насадка 6 расположена на уровне реактивной насадки 5 под углом 210^o относительно ее оси по ходу вращения расширителя и под углом 30^o относительно его оси в сторону нижней границы оребренного рабочего органа 1 (см. фиг.4). Вторая гидромониторная насадка 7 расположена вверх по образующей цилиндра оребренного рабочего органа относительно первой гидромониторной насадки 6 под углом 90^o относительно оси расширителя (см. фиг. 2 и 4). Третья гидромониторная насадка 8 расположена вверх относительно второй гидромониторной насадки 7 по образующей цилиндра оребренного рабочего органа 1, отстоящей от образующей цилиндра для гидромониторных насадок 6 и 7 под углом 285^o по ходу вращения расширителя и под углом 90^o относительно его оси (см. фиг.3).

Устройство работоспособно с достижением заявляемого технического результата при компоновке оребренного рабочего органа 1 насадками 5 и 6 или 5, 6 и 7, или 5, 6, 7 и 8.

В случае компоновки устройства насадками 5 и 6 рассчитывают максимальный диаметр гидромониторной насадки 6

и далее, исходя из условия d≤d₁ ^max, выбирают стандартную насадку с d=8 мм, выпускаемую заводом "Победит", г. Владикавказ. Насадку 6 жестко устанавливают в соответствующее отверстие, расположенное на боковой поверхности оребренного рабочего органа 1.

В случае компоновки устройства насадками 5, 6 и 7 рассчитывают максимальный диаметр гидромониторных насадок 6 и 7:

и далее, исходя из условия d≤d₂ ^max, выбирают стандартные насадки с d=6 мм, выпускаемые тем же заводом.

В случае компоновки устройства насадками 5, 6, 7 и 8 рассчитывают максимальный диаметр гидромониторных насадок 6, 7 и 8:

и далее, исходя из условия d≤d₃ ^max , выбирают стандартные насадки с d= 5,6 мм, выпускаемые тем же заводом.

Для случаев компоновки устройства насадками 5, 6 и 7 или 5, 6, 7 и 8 определяют расстояние между соседними гидромониторными насадками
L₂=12•0,6•10^-2=0,0720 м,
L₃=12•5,6•10^-3=0,0672 м.

Устройство работает следующим образом.

В ходе работ на скважине 122 Песчано-Уметского месторождения проводилось расширение открытого ствола скважины заявляемым расширителем в интервале продуктивного горизонта 1082-1088 м для последующего создания гравийной обсыпки в интервале установленных щелевых фильтров ФСК-73. Для этого скважинный гидромониторный расширитель в транспортном положении опускают на колонне труб по обсадной колонне с наружным диаметром 0,168 м до нижней границы продуктивного горизонта.

Наличие в компоновке расширителя удлиняющего ориентирующего переводника позволяет установить оребренный рабочий орган относительно цилиндрического шарнира так, чтобы ось отклоняющего канала реактивной насадки 5 также лежала во фронтальной плоскости относительно оси скважины, в которой возможно отклонение цилиндрического шарнира, имеющего одну степень свободы и способного отклоняться на угол 30^o. Возможность максимального отклонения шарнира на угол 30^o при постоянной длине нижней части расширителя от оси перегиба шарнира до нижней границы оребренного рабочего органа, равной 1 м, объясняется получением каверны диаметром 1 м, что в семь раз больше номинального диаметра скважины. Отклонение шарнира на угол больше, чем 30^o, нецелесообразно по причине резкого увеличения момента сопротивления, обусловленного весом подвижной части устройства и, как следствие, уменьшением силы прижатия его к стенке скважины. В свою очередь увеличение длины подвижной части устройства также нецелесообразно, так как приведет к увеличению момента сопротивления. Такой технологический процесс расширения скважины не может осуществить ни одна реально действующая конструкция расширителя, известная нам по имеющимся источникам информации. Некоторые же технологические операции при капитальном ремонте скважин требуют создания каверн даже большего диаметра, а с помощью заявляемого технического решения авторы приблизились к этой цели. Коаксиальное соединение цилиндрического шарнира, ориентирующего удлиняющего переводника и оребренного рабочего органа обеспечивает создание общего гидравлического канала и беспрепятственное прохождение промывочной жидкости по нему. Восстанавливают циркуляцию промывочной жидкости при помощи двух параллельно соединенных цементировочных агрегатов ЦА-320М, при этом осуществляют их работу для всех вариантов устройства на третьей скорости с давлением 7 МПа и суммарной фактической подачей 0,015 м³/с.

Промывочная жидкость, вытекая из реактивной насадки 5, создает постоянно действующую отклоняющую силу, численно равную силе реакции струи и определяемую по формуле

где F - сила реакции струи, Н (см. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие. В трех томах. T.1. Механика. Молекулярня физика. - 3-е изд. , испр. - М.: Наука. Гл. ред. физ. - мат. лит: 1987. - 251 с.).

Линия действия отклоняющей силы совпадает с осью канала реактивной насадки 5, которая находится в плоскости возможного отклонения цилиндрического шарнира, что позволяет оребренному рабочему органу отклоняться относительно оси скважины и в совокупности с вращением, сообщаемым ротором через колонну труб, производить разрушение породы гидромониторными струями, вытекающими из гидромониторных насадок. Последние в результате постоянства действия отклоняющей силы находятся постоянно в непосредственной близости со стенкой скважины. Перпендикулярное расположение оси канала реактивной насадки 5 относительно оси расширителя и ее расположение у нижней границы оребренного рабочего органа обусловлено:
- созданием максимального отклоняющего момента, т.к. при таком расположении осей и ее месторасположении плечо отклоняющей силы максимально, а отклоняющий момент равен произведению величины отклоняющей силы на плечо;
- отсутствием дополнительной нагрузки на шарнир, так как проекция отклоняющей силы при этом на продольную ось расширителя равна нулю и, следовательно, не возникает как растягивающей, так и сжимающей силы, приложенной к шарниру, от действия отклоняющей силы.

Это, а также невозможность заклинивания расширителя и, как следствие, отсутствие значительных усилий, передаваемых на шарнир, обусловливают незначительные габаритные размеры цилиндрического шарнира, несмотря на его достаточную прочность и надежность работы.

Невозможность заклинивания объясняется следующим. При работе расширителя оребренный рабочий орган вращается относительно продольной оси скважины. При встрече с твердым включением в стенке скважины он останавливается и тогда шарнир, с которым связан оребренный рабочий орган, закрепленный на колонне труб, проворачивается относительно оребренного рабочего органа в сторону стенки скважины и выпрямляется. Тем самым оребренный рабочий орган огибает препятствие без момента сопротивления на вращение.

Необходимо создать каверну диаметром 1 м.

В случае компоновки скважинного расширителя реактивной насадкой 5 и гидромониторной насадкой 6 месторасположение последних на боковой поверхности объясняется следующими причинами:
- уменьшением противодействия силы реакции струи, вытекающей из гидромониторной насадки 6, силе, отклоняющей расширитель, т.к. в этом случае противодействует не вся величина силы, а проекция последней на линию действия отклоняющей силы;
- увеличением эффективности очистки стенки скважины от разбуриваемой породы.

Расчеты силы реакции струи для насадок 5 и 6 показывают, что величина отклоняющей силы в реактивной насадке 5 больше, чем проекция силы реакции струи, вытекающей из гидромониторной насадки 6. Разница этих сил обеспечивает отклонение расширителя. Направление гидромониторной насадки 6 под углом 30^o к оси расширителя обеспечивает размыв встречаемых пробок на пути доставки расширителя до проектной зоны расширения. Такое месторасположение насадки 6 не препятствует струе жидкости эффективно разрушать породу. Разрушение породы гидромониторной струей происходит следующим образом: струя жидкости, истекающая из гидромониторной насадки, находящейся в непосредственной близости со стенкой скважины, оказывает давление на породу, величина которого максимальна в центре контакта с последней. С удалением от центра величина давления уменьшается и составляет 3 - 5 % от давления по центру на площади диаметром 12d, где d - диаметр стандартной насадки (см. Козодой А.К., Зубарев А. В. и Федоров B.C. Промывка скважин при бурении - М.: Гостоптехиздат, 1963, с. 92). Таким образом, можно принять диаметр фронта разрушения породы одной гидромониторной насадкой равным 12d. Вращение расширителя позволяет струе выполнять расширение по замкнутому контуру. После выполнения одного цикла расширения перемещают бурильную колонну на величину диаметра фронта разрушающей силы, равного в случае этой компоновки 12d=12•0,008=0,096 м. Повторяют операцию 61 раз. Количество операций определено путем деления всей длины зоны расширения на длину фронта разрушающей силы. По данным опытно-промысловых испытаний зону расширения прорабатывают четыре раза до получения запланированного диаметра каверны, равного 1 м.

В случае компоновки расширителя реактивной насадкой 5 и двумя гидромониторными насадками 6 и 7 смещение гидромонитороной насадки 7 на величину 12d=12•0,006=0,072 м вверх по образующей от гидромониторной насадки 6 объясняется неперекрытием фронтов разрушающих сил гидромониторных насадок 6 и 7. Если перекрытие будет, то суммарное влияние фронтов разрушающих сил на породу станет ниже, что недопустимо. Местоположение оси гидромониторной насадки 7 от оси реактивной насадки 5 объясняется тем же, что и для угла отклонения гидромониторной насадки 6 от оси реактивной насадки 5. Перпендикулярное расположение оси гидромониторной насадки 7 относительно оси расширителя объясняется увеличением эффективности разрушения породы, так как при таком расположении гидромониторной насадки сила удара струи максимальна ( см. Козодой А. К., Зубарев А.В. и Федоров B.C. Промывка скважин при бурении - М.: Гостоптехиздат, 1963 г., с. 89). Появление гидромониторной насадки 7 обусловливает уменьшение диаметра гидромониторных насадок и увеличение силы сопротивления, уменьшающей отклоняющую силу, при неизменном диаметре реактивной насадки, но при этом увеличивается длина фронта разрушающей силы, которая составляет 2х12d=2•12•0,006=0,144 м.

Количество повторяющихся операций за один подъем составляет 42. Зону расширения прорабатывают 4 раза.

В случае компоновки расширителя реактивной насадкой 5 и тремя гидромониторными насадками 6, 7 и 8 смещение гидромониторной насадки 8 вверх по образующей цилиндра оребренного рабочего органа на величину 12•d= 12•0,0056= 0,0672 м относительно гидромониторной насадки 7 объясняется тем же, что и смещение гидромониторной насадки 7 относительно насадки 6, а местоположение ее на боковой поверхности объясняется уменьшением противодействия силы реакции вытекающей из нее струи на величину отклоняющей силы, а также эффективной очисткой стенки скважины от разбуриваемой породы. Расположение оси гидромониторной насадки 8 перпендикулярно оси расширителя объясняется тем же, что и перпендикулярное расположение оси гидромониторной насадки 7 относительно оси расширителя. Появление гидромониторной насадки 8 обусловливает уменьшение диаметра гидромониторных насадок и увеличение силы сопротивления, уменьшающей отклоняющую силу при неизменном диаметре реактивной насадки. Это оправдывается увеличением длины фронта разрушающей силы, которая составит 3•12d=3•12•0,0056=0,2016 м.

Количество повторяющихся операций за один подъем 30. Зону расширения прорабатывают также 4 раза. Компоновка расширителя тремя гидромониторными насадками одинакового диаметра при неизменном диаметре реактивной насадки и при реально создаваемом расходе промывочной жидкости является оптимальной.

Таким образом, доказано соответствие заявляемого устройства условиям новизны, изобретательского уровня и промышленной применимости, т.е. техническое решение патентоспособно.

Формула изобретения

Скважинный гидромониторный расширитель, содержащий полый цилиндрический оребренный рабочий орган, связанный с бурильной колонной с помощью цилиндрического шарнира, и гидромониторные насадки, одна из которых выполнена под углом относительно оси расширителя в сторону нижней границы оребренного рабочего органа, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ориентирующий удлиняющий переводник, расположенный между оребренным рабочим органом и цилиндрическим шарниром, причем последний расположен коаксиально бурильной колонне и оребренному рабочему органу, а их общий гидравлический канал заканчивается в нижней части оребренного рабочего органа и связан с отклоняющим каналом реактивной насадки и промывочными каналами не более трех гидромониторных насадок, расположенных на боковой поверхности оребренного рабочего органа, причем реактивная насадка связана с нижней частью общего гидравлического канала и направлена под углом 90^o относительно оси расширителя, а ее диаметр определен по формуле

где d_p - диаметр реактивной насадки, м;
μ - коэффициент расхода промывочной жидкости, прошедшей через насадку с совершенной конфигурацией входного участка, равный 0,90-0,95;
W - суммарная фактическая гидравлическая мощность используемых цементировочных агрегатов, кВт;
G - вес расширителя, Н;
υ - скорость истечения промывочной жидкости из реактивной насадки, равная 80 - 100 м/сек;
ρ - плотность промывочной жидкости, кг/м³,
при этом первая гидромониторная насадка расположена на уровне реактивной насадки под углом 210^o относительно ее оси по ходу вращения расширителя и под углом 30^o относительно его оси в сторону нижней границы оребренного рабочего органа, вторая гидромониторная насадка - вверх по образующей цилиндра рабочего органа относительно первой гидромониторной насадки и под углом 90^o относительно оси расширителя, а третья гидромониторная насадка - вверх по образующей цилиндра оребренного рабочего органа, отстоящей от образующей цилиндра для первой и второй гидромониторных насадок под углом 285^o по ходу вращения расширителя и под углом 90^o относительно его оси, при этом максимальный расчетный диаметр каждой гидромониторной насадки определен по формуле

где d_n ^max - максимальный расчетный диаметр каждой гидромониторной насадки, м,
n - количество гидромониторных насадок, выбранное из условия 1≤n≤3 ,
а диаметр стандартной насадки выбран исходя из условия
d≤d_n ^max,
где d - диаметр стандартной насадки, м,
при этом расстояние между соседними гидромониторными насадками определено по формуле
L_n= 12d,
где L_n - расстояние между соседними гидромониторными насадками, м, при этом 2≤n≤3.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.07.2008

Извещение опубликовано: 20.07.2008        БИ: 20/2008