Устройство для бурения горных пород

 

Союз Советских

Социалистииескик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ >< 717271 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 03.03.77 (21) 2458625/22-03 л

I с присоединением заявки №вЂ” (51) М. Кл

Е21 В 7/00

Е 21 С 37/20

Государственный квинта

СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (53) УДК 622.24:

: 534.21 (088.8) Опубликовано 25.02.80. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания Я,5.02.80

О. Л. Кузнецов, В. Н. Рукавицын, P. М. Эйгелес, Д. А. Лубяный и Н. А. Марабаев (72) Авторы изобретения

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт буровой техники и Всесоюзный научно-исследовательский wcтитут я е ной reo изики и геохимии (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД

Изобретение относится к устройствам для бурения горных пород с одновременным акустическим и механическим воздействием на нее и может быть использовано для бурения глубоких скважин, при добыче нефти и газа.

Известно устройство для бурения горных пород, предусматривающее одновременное воздействие на нее акустических колебаний и механического инструмента, где генератор звуковой частоты встроен в корпус инструмента и представляет собой сопловую насадку особой формы, при истечении через которую промывочной жидкости в ней возникают колебания звуковой частоты (1).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по сущности и достигаемому результату является устройство для бурения горных пород, содержащее бурильную колонну с каналом для подачи промывочной жидкости, породоразрушающий инструмент, соединенный с низом колонны через амортизатор, и модулятор акустических колебаний в потоке промывочной жидкости (2).

Основным недостатком известных устройств является то, что частота модуляции потока промывочной жидкости равна частоте колебаний инструмента, в результате чего не представляется возможным осуществить согласование частотно-зависимого акустического импеданса разбуриваемых горных пород с частотно-зависимым акустическим импедаксом системы бурильная колонна— столб промывочной жидкости. Это обстоятельство значительно снижает эффективность разрушения разбуриваемых горных пород.

Цель изобретения — повысить эффективность бурения путем создания акустических колебаний в разбуриваемых горных породах, находящихся ниже инструмента.

Это достигается благодаря тому, что модулятор выполнен в виде двух коаксиально расположенных и аксиально подвижных труб с отверстиями для истечения жидкости, одна из которых жестко соединена с бурильной колонной, а другая — с инструментом и через амортизатор с бурильной колонной.

На чертеже показано устройство для бурения горных пород, продольный разрез.

Устройство содержит бурильную колонну 1, модулятор 2 акустйческих колебаний

71?271 3 в потоке промывочной жидкости, выполненный в виде двух коаксиально расположенных и аксиально подвижных труб 3 и 4, имеющих отверстия 5 для истечения жидкости, и амортизатор 6, установленный над породоразрушающим инструментом 7. Труба 3 жестко соединена с бурильной колонной 1, а труба 4 — с породоразрушающим инструментом 7, при этом труба 4 имеет в нижней части фланец 8, на котором установлен амортизатор 6.

Устройство работает следующим образом.

При взаимодействии породоразрушающего инструмента 7 с породой забоя скважины труба 4 начинает колебаться с частотой, соответствующей частоте продольных колебаний инструмента 7, при этом бурильная колонна 1 за счет амортизатора 6 колеблется с амплитудой, определяемой его жесткостью. Поскольку трубы 3 и 4 связаны с бурильной колонной 1 и амортизатором 6, происходит их взаимное продольное перемещение и перекрывание отверстий 5, через которые движется поток промывочной жидкости. Это приводит к созданию в потоке промывочной жидкости колебаний в частотном диапазоне взаимодействия инструмента 7 с породой от 30 до 200 Гц и к возникновению акустических колебаний в разбуриваемых горных породах, лежащих ниже инструмента 7.

Выбор частотного диапазона акустического воздействия определяется размерами, формой, числом отверстий, скоростью вращения инструмента и его конструктивными параметрами. Возникающее сфокусированное акустическое воздействие в процессе бурения в широком диапазоне частот позволяет повысить эффективность разрушения горных пород за счет создания зоны предразрушения впереди инструмента.

Формула изобретения е Устройство для бурения горных пород, содержащее, бурильную колонну с каналом для подачи промывочной жидкости, породоразрушающий инструмент, соединенный с низом колонны через амортизатор, и моду-. лятор акустических колебаний в потоке промывочной жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем создания акустических колебаний в разбуриваемых горных породах, модулятор выполнен в виде двух коаксиально располо2о женных и аксиально подвижных труб с отверстиями для истечения жидкости, одна из которых жестко соединена с бурильной колонной, а другая — с инструментом и через амортизатор с бурильной колонной.

Ы

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ № 2301194, кл. Е 21 В 7/00, опублик. 1976.

2. Патент СЙА № 3346058, кл. 175-56, опублик. 1976.

717271

Составитель В. Махаева

Редактор Е. Полионова Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Заказ 9789/40 -- -Тираж 626 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4