Патент ссср 268341

 

О П И С А Н И Е 26834

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 5а, 19, 08

Заявлено 27.lll.1951 (№ 575219i22-3) с присоединением заявки ¹

ЧПК Е 21b

УДК 622 243 92 (088 8) Приоритет

Опубликовано 1О.IV,1970. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 18ХП1.1970

Номитет по делам изобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Э. И. Тагиев и С. Л. Залкин

Заявитель

СПОСОБ ПОДАЧИ ДОЛОТА И УСТАНОВЛЕНИЯ НАГРУЗКИ

HA ЗАБОЙ ПРИ ТУРБИННОМ БУРЕНИИ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что изменение перепада давления под поршнем осуществляют при помощи преобразователя скорости вращения вала турбобура в давление жидкости или в усилие тя- 30

Изобретение относится к способу подачи долота и установления нагрузки на забой при турбинном бурении путем осуществления подачи только нижней частью инструмента, которая телескопи II сКН связана с колонной бурильных труб и снабжена поршневым устройством.

По известному способу подача осуществляется по,i действием постоянного перепада давления на поршень для поддержания постоял- 10 ной нагрузки на забой. Такой спосоо неудобен тем, что нельзя гсуществлять регулирование нагрузки на забой при изменении 1вердости пород и износе долота.

Для повышения эффективности процесса 15 бурения предложено перепад давления под поршнем регулировагь в зависимости от геологических условий, числа оборотов и крутящего момента турообура.

Известно устройство для осуществления 20 способа, которое содержит турбобур с долотом, подвешенный на штоке поршня гидроцнлиндра, свинченного с нижней частью колочны бурильных труб. ги, например центробежным насосом илч ре. гул ятор ом.

Последний гидравлнчески или механически связан с камерой переменного объема и перепускным клапаном двойного действия, встроенных в поршень гндроцплпндра и соединенных каналами с полостью высокого давления и с затрубным просгранством. Это позволяет осуществлять оптимальное регулирование нагрузки долота на забой.

На фнг. 1 изображено предлагаемое устройстыо, вертикальный осевой разрез по поршню, на фпг 2 — то же. разрез по турбобуру и насосу; на фиг. 3 — регулир1 ощее устройство, вид сверху; на фиг. 4 — разрез по А — А на фиг. 3; на фиг. 5 — центробежный регулятор, вапиант выполнения.

Устройство для автоматического регулирования подачи долота н нагрузки на забой содержит турбобур 1, на валу которого устанавливается центробежный насос 2 или центробежный регулятор. К выходногну отверстию центробежного насоса подсоединена труб-. а 8, затем расположена соединигельная муфта 4 и трубка 5, которые передают давление к регулирующему устройству, размещенному в поршне регулятора.

Турбобур 1 навинчпвается .на полый шток б регулятора который,в свою очередь соедин и с поршнем / квадратной штангой 8 и уплот

268341 няющим малым поршнем 9. Это все образует подвижную систему регулятора, которая своим весом и давлением глинистого раствора поддерживает нагрузку,на забой.

Наружная сторона штока б уплотнена манжетными сальниками 10, расположенными в крышке 11. Поршень 7 ходит свободно в трубе 12. Последняя соединена крышкой с трубой 13, внутри которой ходит малый поршень

9, с квадратным отверстием. Это составляет 10 неподвижную систему, связанную с колонной бурильных труб.

При полной расчегной нагрузке на забой гидростатическое давление жидкости под поршнем 7 и над поршнем одинаковое, и пор- 15 шень вместе с подвижной системой опускается по мере разбуривания породы, поддерживая необходимую нагрузку на забой. При этом раствор из-под поршня 7 перепускается сквозь .него в,надпоршневое пространство. го

Уменьшение нагрузки на забой и приподнимание подвижной системы производится подьемом давления жидкости под поршнем путем перепуска прокачиваемого при,высоком давлении раствора через поршень 7.

Работает устройство для регулирования давления под поршнем в зависимости от числа оборотов турбобура следующим образом.

Давление, развиваемое центробежным насосом 2, по рубке 5 передается в камеру 14 30 из эластичного материала. Камера, раздуваясь, приподнимает шайбу 15 и толкает два штока lб. Последние нажимают на тарелку

17, связанную шарниром 18 и пальцем 19 с корпусом поршня 7. Тарелка 17 приподнимает или опускает клапан 20, сжимая или отпускал пружину 21, укрепленную на штоке 22. Клапан может садиться .в седло подвижной втулки 23, имеющей уплотнение со стенкой втулки 24. 40

Подвижная втулка 23 своим хвостом нажимает на клапан 25, открывает его, и раствор труб через камеру 2б поступает в камеру 27 и далее по каналу 28 — под поршень. Поршень уплотняется манжетными кольцами 29, при- 45 соединенными к кольцам 80.

После пуска турбобура, спущенного в скважину, долото подводится к забою и постепенно нагрузка на забой повышается до рабочего максимума. Затем инструмент опускается на длину хода поршня 7, который принимает положение, показанное на фиг. 1. После этого процесс бурения ведется автоматически без участия бурильщика, Инструмент придерживаетсл тормозом лебедки или устанавлива- 66 ется с помощью элеватора на ротор.

Промывка осуществляется с помощью легкого типа вертлюга или специальной промывочной головки, навернутой на верхний конец квадрата. 60

При полном числе оборотов вала 31 турбобура на режиме холостого хода или при слабой нагрузке на забое центробежный насос 2 создает наибольшее давление в камере 14, которая, расширяясь, поднимает шайбу 15 и два 66 штока lб. Последние, нажимая на тарелку 17, сжимают пружину 2! и приподнимают клапан

20. После этого полый,вес подвижной системы регулятора и давление раствора на малый поршень целиком передаются на долото, и бурение ведется при наибольшей и постоянной нагрузке ча забой.

Поршень, опускаясь вместе с подвижной си стемой, будет вытеснять раствор, который cBQ бодно вытекает по каналам 28 и 32 и дальше из камер 27 и 33 через прорези клапана 20 поступает в надпоршневое пространство и в скважину.

Давление,в камере 14 может повышаться и другим устройством, связанным с валом турбобура, например центробежным регулятором, которое работает следующим образом.

Два обтекаемых груза 34 вращаются валом

31 турбобура и в зависимости от числа его оборотов приподымаются на соответствующий угол с вертикалью. При этом они поднимают рычагами 35 шайбу 3б и клапан-поршень 37, который перекрывает отверстие 38 в трубке 5.

Тогда поток промывочной жидкости попадает в воронку 39 и далее по отверстию 40 в трубку 5. Это повышает за счет потери кинетической энергии давление в ней, которое будет пропорционально числу оборотов вала турбобура и достигает минимума при его остановке и максимума при холостом ходе.

Прп полной расчетной загрузке число оборотов устанавливается 300 — 400 об1мин. При этом клапан 20, опустившись, пропускает тот небольшой объем жидкости, который вытекает из-под поршня при нормальной подаче инст.рументата.

Если число оборотов долота упадет ниже нормы, клапан 20, опустившись, перекроет отверстие, и давление под поршнем повышается за счет дросселирования вытекающей жидкости. Тем самым нагрузка на забой и скорость подачи инструмента снизятся.

Если нагрузка на турбобур увеличится настолько, что вызовет его остановку, перепад давления внутри и снаружи камеры 14 упадет до нуля. Шайба 15 и штоки lб при этом опустятся, и тарелка 17 под нажимом пружины

21 надавит на клапан 20, а он, в свою очередь, опускает втулку 23. Последняя откроет клапан 25. Тогда промывочная жидкость под высоким давлением (50 — -110 атл )1, пройдя щелевой фильтр 41, камеры 2б и 27 и каналы

28 и 32, попадет под поршень, поднимает подвижную систему регулятора до тех пор, пока разгруженный турбобур не восстановит заданное число оборотов

Предмет изобретения

1. Способ подачи долота и установления нагрузки на забой при турбинном бурении, при котором нижнюю часть инструмента, телескогически связанную с колонной бурильных труб и снабженную поршневым устройством, 268341

12 опускают под действием перепада давления промывочной жидкости, отлачающайся тем, что, с целью повышения эффективности процесса бурения, перепад давления под поршнем регулируют в зависимости от геологических условий, числа оборотов и крутящего момента турбобура.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, включающее турообур, подвешенный на штоке поршня гидроцилиндра, отлича ощееся тем, что, с целью осуществления оптимального регулирования нагрузки долота .на забой, вал турбины снабжен преобразователем скорости вращения в давление жидкости или в усилие тяги, например центробежными насо5 сом пли регулятором, гидравлпчески или механически связанным с камерой переменного объема и перепускным клапаном двойного действия, встроенны г в поршень гидроцнлнндра и соединеннык каналами с полостью вы10 сокого давления п с затрубным пространством.

268341

14 моиг.3

А-A

17

22! б

9 иг.5

Фиг. Ф

Составитель В. Сатаров

Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. М. Сигал

Редактор В. Смирягина

Заказ 219216 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва 7К-35, Раушская паб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

23 л

2В

33

32

25 гв

3В

37

36