УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин.
Известно устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2239043, Е21В 7/24, опубл. БИ №30 от 27.10.2004 г.), включающее корпус, поршни, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом и образования совместно с перегородками и уплотнениями замкнутых гидравлических камер, клапан и шток, имеющий канал, при этом один из поршней установлен над штоком и имеет проходной канал прямоугольного сечения, внутри которого расположен клапан, выполненный в виде установленного на оси маятника, верхний торец которого выполнен в виде лопасти, а нижний - заодно с тарелкой, которая установлена с возможностью периодического перекрытия канала штока.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2258791, Е21В 7/24, опубл. в БИ №23 от 20.08.2005 г.), содержащее корпус, шток с проходным каналом, ниппель и шпонку, при этом устройство снабжено поршнями, каждый из которых установлен внутри защитной втулки, закрепленной в корпусе, и снабжен конфузором, диффузором и соплом, образующим струйный насос, всасывающий канал которого соединен с подпоршневой полостью, причем в проходном канале штока для размещения в нем шара выполнено седло с возможностью частичного протекания жидкости под шаром, а в штоке выполнены отводы для изменения направления потока жидкости на 180° и каналы, соединяющие зоны разрушения породы с зонами разряжения, создаваемыми обратной струей жидкости из отводов.
Как прототипу, так и аналогу в той или иной степени присущи общие недостатки:
- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;
- во вторых, конструкция устройства не позволяет производить бурение скважин малого диаметра;
- в-третьих, устройство в процессе работы загрязняется и не промывается, в связи с чем ухудшается эффективность его работы,
- в-четвертых, устройство создает ударные нагрузки на долото, что ведет к его быстрой поломке и соответственно выходу из строя;
- в-пятых, не возможна работа устройства при спуске его на гибкой трубе.
Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, исключение ударных нагрузок на долото в процессе работы устройства и повышение эффективности его работы, а также возможность спуска устройства на гибкой трубе и использования устройства при бурении скважин малого диаметра.
Указанная задача решается устройством для вибрационного бурения скважин, содержащим корпус, ниппель, установленный внутри корпуса, и шток, размещенный внутри ниппеля, при этом шток имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ниппеля с корпусом.
Новым является то, что шток выполнен глухим, а ниппель снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем, при этом ниппель снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой, относительно которой шток подпружинен и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении.
На фигуре изображено предлагаемое устройство для вибрационного бурения скважин.
Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус 1, ниппель 2, установленный внутри корпуса 1, и шток 3, размещенный внутри ниппеля 2, при этом шток 3 имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ниппеля 2 с корпусом 1.
Шток 3 выполнен глухим, а ниппель 2 снабжен верхним 4 и нижним 5 рядами радиальных отверстий, которые сообщаются посредством перепускного канала 6, выполненного между корпусом 1 и ниппелем 2.
Ниппель 2 снизу снабжен внутренней кольцевой выборкой 7, относительно которой шток 3 подпружинен посредством пружины 8 и перекрывает верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 в исходном положении.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем на верхний конец корпуса 1 наворачивают на нижний конец турбобура 9, а в нижний конец корпуса 1 вворачивают долото 10 (например, шарошечное), имеющее центральный канал 11.
Устройство на конце гибкой трубы или бурильной колонны (на фиг. не показано) спускают в скважину в интервал бурения. После чего восстанавливают циркуляцию жидкости в колонне бурильных труб через турбобур 9, при этом поток жидкости, достигнув устройства, попадает внутрь корпуса 1 и воздействует сверху на шток 3, в результате последний,
сжимая пружину 8, опускается вниз относительно ниппеля 2 с корпусом 1 до тех пор, пока не откроется верхний ряд радиальных отверстий 4, который был перекрыт штоком 3 в исходном положении.
Циркуляцию жидкости продолжают, вследствие чего поток жидкости через открывшийся под действием давления жидкости верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 по перепускному каналу 6 сквозь нижний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2 попадает в центральный канал 11 долота 10 и далее на шарошки 12, при этом давление жидкости над штоком 3 падает и последний за счет возвратной силы пружины 8 возвращается обратно, перекрывая верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2.
Циркуляцию жидкости продолжают, при этом давление жидкости над штоком 3 внутри корпуса 1 возрастает и последний вновь опускается вниз, сжимая пружину 8 и открывая верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2, и вновь происходит поступление жидкости в центральный канал 11 долота 10 и далее на шарошки 12.
В дальнейшем цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости.
В результате шарошечное долото совершает только вибрационные колебания, исключая ударные нагрузки, что значительно продлевает срок службы долота.
Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы, связанного с возможностью само промывки устройства в процессе работы, а возможность спуска на гибкой трубе и использование устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности.