Турбобур



Турбобур
Турбобур
Турбобур

Владельцы патента RU 2655130:

Публичное акционерное общество "МАКойл" (ПАО МАКойл") (RU)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) (RU)

Изобретение относится к техническим средствам для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно к турбобурам для привода породоразрушающего инструмента. Турбобур содержит вертикальный ряд турбинных секций, в корпусах которых размещены турбины статора и установленные на профильном полом валу турбины ротора, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен кинематически соединенный с валом турбинных секций полый вал, на котором закреплено долото. Устройство оснащено установленным над верхней турбинной секцией генератором колебаний давления, в стенках корпуса которого выполнены сквозные каналы-волноводы, внутри корпуса на полом валу установлен ротор с отверстиями, а в корпусе - статор с отверстиями, при этом профильный вал турбинной секции кинематически соединен с валом генератора для вращения и продольного перемещения по нему ротора, с возможностью периодического совмещения отверстий в роторе и статоре генератора и гидравлического соединения внутренней полости генератора со сквозными каналами-волноводами в корпусе генератора. Обеспечивается повышение надежности устройства и эффективности процесса бурения скважин. 3 ил.

 

Изобретение относится к техническим средствам для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно к турбобурам для привода породоразрушающего инструмента.

Известен турбобур, содержащий корпус с подводящими каналами, шпиндельную секцию, на валу которой установлено долото, и турбинную секцию, в которой размещен уступообразный в поперечном сечении ротор, причем уступы на роторе выполнены имеющими зазор с корпусом, а между уступами расположены выдвинутые относительно них в сторону корпуса полуцилиндрические участки.

(См. Патент РФ №2610490, кл. Е21В 4/02, 2014 г.)

В этом устройстве потоки рабочей жидкости через подводящие каналы корпуса поступают во внутреннюю полость турбинной секции, и одновременным приложением ударно-скоростного напора на уступы приводят во вращение ротор и кинематически связанное с ним долото. Устройство обеспечивает достижение стабильно высоких значений крутящего момента ротора за счет максимального использования потенциальной энергии рабочей жидкости.

Недостатком известного турбобура является присутствие гидродинамических помех вращению ротора, что совокупно снижает энергетические характеристики турбобура.

Этот недостаток преодолен в другом известном турбобуре, содержащем вертикальный ряд турбинных секций, в корпусах которых размещены турбины статора и установленные на профильном полом валу турбины ротора, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен кинематически соединенный с валом турбинных секций полый вал, на котором закреплено долото.

(См. Патент РФ №2166604, кл. Е21В 4/02, 2002 г.)

Данное устройство по технической сущности и достигаемому результату является наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения.

Сущность данного изобретения состоит в том, что конструкция турбобура позволяет доводить присоединенное к валу шпинделя долото до забоя скважины, вращая его ротором буровой установки через колонну бурильных труб.

Недостатком этого устройство является то, что при проведении спускоподъемных операций в скважинах данная конструкция турбобура не обеспечивает надежного предотвращения его зашламовывания частицами разбуренной породы, не позволяет создать эффективный слой кольматации из твердой фазы бурового раствора, предотвращающий поглощения раствора и проявления (притоки) пластовых сред из высокопроницаемых пластов.

Технический результат осуществления изобретения заключается в повышении надежности и эффективности работы турбобура, расширении его функциональных возможностей.

Указанный результат достигается тем, что турбобур, содержащий вертикальный ряд турбинных секций, в корпусах которых размещены турбины статора и установленные на профильном полом валу турбины ротора, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен кинематически соединенный с валом турбинных секций полый вал, на котором закреплено долото, оснащен установленным над верхней турбинной секцией генератором колебаний давления, в стенках корпуса которого выполнены сквозные каналы-волноводы, внутри корпуса на полом валу установлен ротор с отверстиями, а в корпусе - статор с отверстиями, при этом профильный вал турбинной секции кинематически соединен с валом генератора для вращения и продольного перемещения по нему ротора, с возможностью периодического совмещения отверстий в роторе и статоре генератора и гидравлического соединения внутренней полости генератора со сквозными каналами-волноводами в корпусе генератора.

Повышение эффективности работы устройства достигается за счет интенсификации процесса разрушения породы и создания из твердой фазы бурового раствора под воздействием колебаний давления малопроницаемого слоя кольматации в горной породе ствола скважины. Установка ротора генератора с возможностью ограниченного перемещения на полом валу генератора дает возможность перенаправить заполняющий бурильные трубы поток жидкости из закорпусного пространства при проведении спуско-подъемных операций в скважинах не через шпиндельную и турбинные секции, а через каналы-волноводы и отверстия статора и ротора, что повышает надежность работы устройства.

Изобретение иллюстрируют чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид турбобура;

на фиг. 2 - выноска I на фиг. 1;

на фиг. 3 - выноска II на фиг.1 .

Турбобур (фиг. 1) содержит ряд вертикальных турбинных секций 1 (показана только верхняя секция), в корпусах каждой из которых размещены (см. выноску I на фиг. 2) турбины 2 статора и турбины 3 ротора, установленные на профильном валу 4, а также шпиндельную секцию 5, в корпусе которой размещен полый вал 6 шпинделя, на котором установлено долото 7 с промывочными отверстиями 8. Над верхней турбинной секцией установлен генератор 9 колебаний давления, в корпусе которого установлен полый вал 10, а во внутренней полости 11 генератора размещены (см. выноску II на фиг. 3) ротор 12 с отверстиями 13, выполненными с возможностью при вращении ротора периодического совмещения с отверстиями 14 статора 15 и с кольцевым каналом 16, связанным со сквозными каналами-волноводами 17 в корпусе генератора. Ротор генератора связан с валом генератора шлицевым соединением 18, обеспечивающим продольное перемещение ротора, которое ограничено буртом 19 упорной втулки 20, а возможность вращения ротора обеспечивается соединением вала ротора и профильного вала турбинной секции конусно-шлицевым зацеплением 21. Статор генератора фиксируется в корпусе генератора за счет его прижима упорной втулкой. Перед спуском устройства над генератором крепится колонна бурильных труб на переводник 22.

Турбобур работает следующим образом.

При спуске устройства в ствол скважины на колонне бурильных труб, закрепленных на переводнике 22, буровой раствор или скважинная жидкость из закорпусного пространства турбобура, через каналы-волноводы 17 и отверстия 14 статора 15 генератора 9 перемещает ротор 12 генератора по шлицевому соединению 18 полого вала 10 генератора до упора в бурт 19 упорной втулки 20, образуя при этом кольцевой канал 16. Из этого канала жидкость через отверстия 13 ротора генератора поступает во внутреннюю полость 11 и заполняет бурильные трубы. Тем самым предупреждается забивание турбинных секций устройства оставшимися в стволе частицами шлама разбуренной ранее породы и повышается надежность работы турбобура. При прокачивании бурового раствора через устройство основная часть потока поступает через полый вал генератора в турбинные секции 1, турбины 3 ротора которого начинают вращаться относительно турбин 2 статора, при этом профильные валы 4 передают вращающие моменты через конусно-шлицевое зацепление 21 и полый вал генератора на ротор генератора, а через полый вал 6 шпиндельной секции 5 на долото 7, зубки которого разрушают горную породу забоя ствола скважины. Буровой раствор, проходя через промывочные отверстия 8 в долоте, очищает забой от шлама породы и выносит его из скважины. В процессе вращении ротора генератора относительно статора генератора происходит периодическое совмещение осей одного или нескольких отверстий ротора и отверстий статора. При этом некоторая часть потока бурового раствора из внутренней полости генератора перетекает, соответственно, в один или несколько каналов-волноводов в корпусе генератора, порождая полуволну повышенного давления. Затем происходит закрытие ротором указанных отверстий, что создает в каналах-волноводах полуволну пониженного давления. Такие полуволны распространяются по всему пространству между стенками турбобура и скважины, способствуя созданию в породе ствола скважины слоя кольматации, изолирующего проявления пластовых сред в скважину из пластов с высоким пластовым давлением и поглощения буровых растворов пластами с низким пластовым давлением.

Создаваемые генератором колебания давления обеспечивают усталостное развитие образованных долотом трещин и микротрещин в горной породе забоя скважины, снижают вредное влияния «угнетающего» давления бурового раствора на не отделившиеся частицы породы за счет ускорения процесса фильтрации жидкости через образуемые трещины при прохождении полуволны повышенного давления.

Использование изобретения позволяет интенсифицировать процессы создания малопроницаемого слоя кольматации в стволе скважины и повысить эффективность бурения горной породы на ее забое.

Турбобур, содержащий вертикальный ряд турбинных секций, в корпусах которых размещены турбины статора и установленные на профильном полом валу турбины ротора, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен кинематически соединенный с валом турбинных секций полый вал, на котором закреплено долото, отличающийся тем, что над верхней турбинной секцией установлен генератор колебаний давления, в стенках корпуса которого выполнены сквозные каналы-волноводы, внутри корпуса на полом валу установлен ротор с отверстиями, а в корпусе - статор с отверстиями, при этом профильный вал турбинной секции кинематически соединен с валом генератора для вращения и продольного перемещения по нему ротора, с возможностью периодического совмещения отверстий в роторе и статоре генератора и гидравлического соединения внутренней полости генератора со сквозными каналами-волноводами в корпусе генератора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области освоения нефтяных и газовых скважин. Способ включает в себя спуск в скважину установки электроцентробежного насоса и кабеля, соединяющего установку со станцией управления, создание депрессии и подъем жидкости глушения из продуктивного пласта.

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам освоения и эксплуатации скважин с зонами различной проницаемости. Способ включает бурение горизонтальной скважины и цементирование обсадной колонны.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки стенок скважины от твердых отложений, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Группа изобретений относится к способу и устройству для разработки залежей высоковязкой нефти с контурной и подошвенной водой, а также залежей нефти с высокой температурой застывания в нефтяной промышленности.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для комплексного воздействия на продуктивный пласт. Устройство для комплексной обработки скважин содержит ротор и статор с отверстиями, подшипниковый узел.

Изобретение относится к устройству освоения и эксплуатации нефтегазовых месторождений с помощью шахтно-скважинного газотурбинно-атомного комплекса. Шахтно-скважинный газотурбинно-атомный нефтегазодобывающий комплекс (комбинат) содержит шахтные стволы для вскрытия нефтегазоносной залежи, подземные горно-подготовительные выработки выемочно-добычных скважинных блоков, добычные скважины с проводимыми в продуктивном пласте горизонтальными участками, пробуренные с дневной поверхности или из подземных горно-подготовительных выработок.

Изобретение относится к нефтегазовой отрасли, в частности к скважинным струйным установкам, и предназначено для добычи пластовых флюидов из скважин с одновременным интенсифицирующим воздействием на прискважинную зону продуктивного пласта.

Группа изобретений относится к устройству и способу для отвода материала, фонтанирующего из морского дна. Устройство (1) содержит внешний корпус (6) и трубчатое направляющее устройство (10), имеющее продольное направление, боковую поверхность и несколько сегментов (12), которые могут приводиться в открытое положение и в закрытое положение.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти, а именно к скважинным фильтрам, защищающим погружной насос от механических примесей. Устройство содержит несущий элемент, наружный и внутренний щелевые фильтроэлементы, обращенные опорными стержнями навстречу друг к другу, а навитыми профилями направленными в противоположные стороны с образованием продольных каналов, верхний переводник с отводящими отверстиями, соединенными с продольными каналами, и нижний фланец.
Изобретение относится к нефтегазовому делу, в частности к способам определения дебита скважин, оборудованных погружными установками электроцентробежных насосов со станцией управления.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважине. Статор содержит трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержит закрепленную в трубчатом корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в трубчатом корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь.

Изобретение относится к гидравлическим приводам для вращательного бурения, размещаемым в скважинах. Статор содержит трубчатый корпус с внутренней поверхностью, выполненной в форме геликоида с внутренними винтовыми зубьями, на каждом краю трубчатого корпуса выполнена внутренняя резьба, а также содержит закрепленную в трубчатом корпусе обкладку из эластомера, прилегающую к внутренней поверхности трубчатого корпуса, обкладка из эластомера выполнена с внутренними винтовыми зубьями и совпадает по форме с внутренними винтовыми зубьями в трубчатом корпусе, а толщина обкладки является максимальной на зубьях, радиально направленных внутрь.

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Забойный двигатель содержит узел карданного вала, включающий корпус карданного вала и карданный вал, расположенный внутри корпуса карданного вала с возможностью вращения, причем корпус карданного вала имеет центральную ось, первый конец, второй конец напротив первого конца, а карданный вал имеет центральную ось, первый конец, второй конец напротив первого конца и приемное устройство, аксиально выступающее из второго конца карданного вала, узел опоры, включающий корпус опоры и шпиндель опоры, расположенный внутри корпуса опоры с возможностью вращения, причем корпус опоры имеет центральную ось, первый конец, содержащий соединитель, и второй конец напротив первого конца, шпиндель опоры имеет центральную ось, соосную с центральной осью корпуса опоры, первый конец, непосредственно соединенный со вторым концом карданного вала с помощью карданного шарнира, и второй конец, соединенный с буровым долотом, при этом первый конец шпинделя опоры расположен внутри приемного устройства карданного вала, регулировочный шпиндель, выполненный с возможностью регулировки острого угла θ отклонения между центральной осью корпуса опоры и центральной осью корпуса карданного вала, причем регулировочный шпиндель имеет центральную ось, соосную с центральной осью корпуса опоры, первый конец и второй конец напротив первого конца, при этом первый конец регулировочного шпинделя соединен со вторым концом корпуса карданного вала и второй конец регулировочного шпинделя соединен с первым концом корпуса опоры.

Группа изобретений относится к буровой технике. Стопорный механизм переводника закреплен между опорами и содержит трубчатый упор, в полости которого расположена кольцевая вставка с упорными пазами.

Группа изобретений относится к винтовым гидромашинам, а именно к забойным двигателям и винтовым насосам, и может быть использована в нефтегазодобывающей, горной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к горному и строительному делу и может быть использовано при вращательном забойном колонковом бурении вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин среднего и большого диаметра, добыче полезных ископаемых, прокладке подземных переходов и туннелей с возможностью изменения направления проходки в процессе выполнения работ.

Группа изобретений относится к области бурения. Забойное бурильное устройство содержит корпус блока подшипников, образующий продольную ось и верхнюю и нижнюю части, причем верхняя часть корпуса блока подшипников выполнена с возможностью соединения с бурильной колонной, по меньшей мере один блок кольцевых подшипников, установленный в корпусе блока подшипников, и центральную часть бурового долота, по существу расположенную у нижнего конца корпуса блока подшипников и соединенную с ним, при этом центральная часть выполнена с возможностью вращения относительно продольной оси и имеет лопасти, присоединенные к ней, причем лопасти несут на себе множество резцов, при этом резцы выполнены с возможностью входа в контакт с подземным пластом породы, хвостовик, выступающий из центральной части, причем хвостовик выполнен интегральным или как одно целое с центральной частью или неразъемно соединен с центральной частью, и шпиндель, сцепляющийся с хвостовиком и образующий неразъемное соединение с ним.

Группа изобретений относится к системам бурения в земной коре. Технический результат – стабильная скорость вращения каждого из участков бурильной колонны.

Регулируемый скважинный изогнутый инструмент для присоединения к бурильной колонне содержит цилиндрический первый корпус, определяющий первую продольную ось, цилиндрический второй корпус, определяющий вторую продольную ось, подшипниковый узел, содержащий внутреннее кольцо и наружное кольцо, присоединенное к указанному первому корпусу, причем внутреннее кольцо присоединено к указанному второму корпусу, подшипниковый узел содержит поворотное соединение между внутренним и наружным кольцами, обеспечивающее возможность поворота указанного второго корпуса относительно указанного первого корпуса вокруг оси, перпендикулярной первой продольной оси, и первый линейный привод, закрепленный в пределах указанного первого корпуса на первом радиальном расстоянии от первой продольной оси и направленный для перемещения, параллельного первой продольной оси.

Изобретение относится к области ремонта скважин, в частности к способу для разбуривания скважинного оборудования. Способ включает сборку колонны труб с винтовым забойным двигателем - ВЗД и фрезой-долотом, спуск в скважину колонны труб с ВЗД и фрезой-долотом до достижения разбуриваемого скважинного оборудования, создание циркуляции закачкой промывочной жидкости по колонне труб через забойный двигатель, фрезу-долото и межколонное пространство в желобную емкость скважины, разбуривание скважинного оборудования, извлечение колонны труб с забойным двигателем и фрезой-долотом из скважины.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для очистки стенок скважины от твердых отложений, декольматации призабойной зоны пласта и увеличения подвижности пластовых флюидов.

Изобретение относится к техническим средствам для бурения и ремонта нефтяных и газовых скважин, а именно к турбобурам для привода породоразрушающего инструмента. Турбобур содержит вертикальный ряд турбинных секций, в корпусах которых размещены турбины статора и установленные на профильном полом валу турбины ротора, шпиндельную секцию, в корпусе которой размещен кинематически соединенный с валом турбинных секций полый вал, на котором закреплено долото. Устройство оснащено установленным над верхней турбинной секцией генератором колебаний давления, в стенках корпуса которого выполнены сквозные каналы-волноводы, внутри корпуса на полом валу установлен ротор с отверстиями, а в корпусе - статор с отверстиями, при этом профильный вал турбинной секции кинематически соединен с валом генератора для вращения и продольного перемещения по нему ротора, с возможностью периодического совмещения отверстий в роторе и статоре генератора и гидравлического соединения внутренней полости генератора со сквозными каналами-волноводами в корпусе генератора. Обеспечивается повышение надежности устройства и эффективности процесса бурения скважин. 3 ил.

Наверх