Устройство для бурения скважин
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Е 21 В 19/08 (23) Приоритет—.Гасударственных комитет СССР Опубликовано 15.08.82. Бюллетень № 30 Дата опубликования описания 25.08.82 (53) УДК 622.243. .92.05 (088.8) ав делам лэооретенкй и открытий (72) Авторы изобретения С. Л. Залкин и Н. П. Моисеев Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени аучноисследовательский институт буровой техники (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН Данное изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для бурения скважин, создающим нагрузку в процессе бурения. Известно устройство для бурения скважин, которое устанавливается над забойным двигателем или при роторном бурении над долотом, обеспечивает снижение гидростатического давления в призабойной зоне и одновременно позволяет создать,в процессе бурения любую заданную нагрузку на забой давлением промывочной жидкости без применения утяжеленных бурильных труб (1). Недостатками известного устройства являются то, что оно не обеспечивает снижения гидростатического давления в призабойной зоне в процессе движения запакерованного бурового инструмента в бурящейся скважине и не дает возможности отключения механизма с поверхности для проведения обычных технологических операций. Известно, устройство для бурения скважин, включающее корпус с внутренними полостями, вал с поршнями, механизм перекрытия ствола скважины, золотники и насос. Данное устройство создает нагрузку давлением жидкости на поршень, перемещаются в скважине способом автоматичес. кого «шагания» (2). Недостатком этого устройства является невозможность отключения механизма в скважине для проводки технологических операций, требующих беспрепятственных операций спуска и подъема инструмента. Цель изобретения — устранение указанных недостатков за счет автоматизации управления «шаганием» устройства в скважине,и обеспечения возможности отключения при вспомогательных операциях. Цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным подпружиненным дифференциальным золотником, гидравлически связанным с золотниками. На фиг. 1 показано устройство в процессе бурения скважины, продольный разрез; на фиг. 2 — устройство в процессе перезарядки, продольный разрез; на .фиг. 3 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 4 — устройство при расположении золотников, продольный разрез соответствующем процессу бурения скважины; на фиг: 5 — развс:ртка фигурного паза, выполненного в нижней части вала; на фиг. 6 — устройство при расположении золотников, продольный раз950897 рез, соответствующем процессу его перезарядки; на фиг. 7 — продольный разрез подпружиненного дифференциального зо лотника при расположении его шариков в длинных фигурных пазах, вала, когда пакер отключен. Устройство состоит из толстостенного вала 1 с поршнями 2 и 3, на наружной поверхности которого размещены золотники: исполнительный многокамерный дифференциальный 4, управляющий 5 и подпружиненный дифференциальный 6 и подвижного относительно вала корпуса 7 с пакером 8 и струйным насосом 9. Расположенный под поршнем 3 исполнительный золотник 4 снабжен уплотнениями 10, 11 и 12 разных диаметров и служит для впуска из центрального канала вала промывочной жидкости в процессе бурения в полость камеры пакера А через проточный канал Б и в сопло струйного насоса 9. Он же служит для одновременного выброса отработанной промывочной жидкости в затрубное пространство, как показано стрелками на фиг. 6. Под золотником 4 расположен золотник 5 с уплотнением 13 равного диаметра, который в зависимости от взаимного расположения вала 1 и корпуса 7 впускает в полость Д промывочную жидкость под высоким давлением из центрального канала вала или сбрасывает через канал Е отработанную промывочную жидкость в затрубное пространство. Впуск промывочной жидкости в полость Д золотник 5 может осуществлять только при соответствующем положении подпружиненного золотника 6. Золотник 6 расположен в нижней части вала и снабжен уплотнениями 14 и 15 разного диаметра. Он отжимается в верхнее положение пружиной 16, а полость между уплотнениями постоянно сообщается через канал Ж с центральным каналом вала. На нижнем конце золотника 6 имеется поворотное кольцо 17 с шариком 18, который при каждом осевом перемещении его, вызванном повышением давления, занимает крайнее нижнее прложение попеременно в коротком или длинном фигурном пазе, определяя тем самым положение золотника относительно проточных каналов и самого устройства, находящегося в процессе работы или в состоянии отключения. В верхнюю часть корпуса 7 вмонтированы уплотнения 19, которые перемещаются по наружному диаметру вала 1. Нижняя часть корпуса снабжена двумя упорами 20 и 21, служащими для перемещения золотника 5 в конце процесса бурения и в конце процесса перезарядки устройства. Пакер 8 предназначен для сцепления кор пуса 7 со стенками скважины и разобщения верхней от нижней призабойной зоны скважины, в которой снижено гидростатическое давление. Для транспортировки выбуренной 1О 25 зо 55 породы через пакер 8, в корпусе 7 выполнен канал, сообщающий подпакерную зону с надпакерной, причем именно в этом канале раз-мещен струйный насос 9. Устройство работает следующим образом При транспортном положении устройства — спуске его в скважину — корпус 7 занимает произвольное положение. Пакер 8 не выступает за габариты утолщенной части корпуса. Многокамерный золотник 4 и золотник 5 могут находиться в одном из крайних положений их хода. Золотник 6 поддерживаемый пружиной 16, расположен в крайнем верхнем положении. При пуске насосов промывочная жидкость из центрального канала вала 1 через отверстие 5К поступает в золотниковые устройства. Золотник 6 под действием перепада давления перемещается и занимает одно из двух положений: среднее — сообщая центральный канал вала 1 и полость Ж с полостями И вЂ” Д золотников 5 и 4, или нижнее, при котором центральный канал вала 1 изолируется от полостей И вЂ” Д золотником 5 и 4. Среднее или нижнее расположение золотника 6 зависит от нахождения поворотного кольца 17 с шариком 18. Размещение шарика 18 поворотного кольца 17 в коротких пазах соответствует среднему положению золотника 6, а в длинных пазах — нижнему. При среднем положении золотника 6 промывочная жидкость поступает через полость И золотника 6 в полость Д многокамерного золотника 4 и он автоматически переместится в крайнее верхнее положение. При таком расположении его полость А корпуса 7 и полость камеры пакера 8 сообщаются через канал 6 с центральным каналом вала 1. Под действием перепада давления в устройстве пакер g перекроет затрубное пространство и прижимается к стенкам скважины, что обеспечивает герметизацию и создание осевой гидравлической нагрузки на долото, величина которой регулируется обычным путем. Одновременно приводится в действие струйный насос 9, который обеспечивает снижение гидростатического давления с одновременным выносом выбурейной породы из зоны пониженного давления в зону повышенного (над пакером) . По окончании . хода поршня 3 при нижнем положении золотника 6 полости И вЂ” Д золотников 5, 4 сообщаются с затрубным пространством, золотник 4 автоматически переместится в нижнее положение, а нижняя полость А сообщается с затрубным пространством. Одновременно с этим прекращается работа струйного насоса 9. При нижнем положении золотника 4 пакер 8 переводится в транспорт ное паложение, и корпус ? с пакером перемещается в крайнее нижнее положение. 950897 Устройство перезаряжается. Перемещение золотника 5 осуществляется в конце каждого хода устройства упорными торцами нижнего корпуса-цилиндра 20 и 21. Причем верхнее расположение золотника 5 вызывает автоматическое перемещение золотника 4 в нижнее положение и наоборот, при его нижнем положении, а также при среднем расположении золотника 6— золотник 4 перемещается в верхнее положение. В крайних своих положениях золотник 4 фиксируется действием тех же гидравлических нагрузок, которые его перемещают. Таким образом, при наличии перепада давления в колонне труб и при среднем положении золотника 6 устройство приводится в действие. Система золотников 5 и 4 автоматически осуществляют перезарядку устройства путем попеременного включения и выключения пакера 8 и струйного насоса 9 в процессе бурения и подачи инструмента к забою. Благодаря работе устройства в призабойной зоне бурящейся скважины устаналивается пониженное гидростатическое давление, способствующее повышению механической скорости и рейсовой проходки. Формула изобретения Устройство для бурения скважин, включающее корпус с внутренними полостями, вал с поршнями, механизм перекрытия ствола скважины, золотники и насос, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, оно снабжено дополнительными дифференциальным подпружиненным золотником, гидравлически связанным с золотниками. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 275924, кл. Е 21 В 19/08, 1967. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 1448857/03, кл. Е 21 В 19/08, 1970 (прототип) 950897 Фиг 5 Составитель И.,Люльчак Техред А. Бойкас Корректор У. Пономаренко Тираж 623 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор Г. Гербер Заказ 5640/35 17 1/ Ф 17 
