УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к области бурения скважин, а именно к устройствам для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин вращательным способом.
Известен колонковый эжекторный снаряд (SU №1314006, МПК Е21В 21/00, опубликовано 30.05.1987), содержащий гидроударник, эжектор с центральным каналом, промежуточный переходник, колонковую и шламовую трубы и породоразрушающий инструмент. Данный снаряд, за счет конструктивных особенностей, обеспечивает качественную очистку забоя от шлама, что приводит к увеличению рейсовой скорости и величины проходки за рейс.
Общими признаками заявляемого устройства с аналогом являются: эжектор с центральным каналом и породоразрушающий инструмент.
Недостаток аналога заключается в том, что область его применения ограничивается операцией по отбору керна и не предусмотрена возможность использовать совместную работу с винтовым забойным двигателем или его аналогом.
Известен также наддолотный эжекторный гидронасос (SU №1736345, МПК F04A 5/10, Е21В 21/00, опубликовано 09.11.1992), содержащий корпус с центральным вертикальным каналом для подачи к долоту промывочной жидкости, не менее трех активных сопел, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, которые сообщены с нижней торцевой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов. Подводящие каналы выполнены прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом 13-20° к оси вертикального канала.
Общими признаками заявляемого устройства с аналогом являются: струйный насос и породоразрушающий инструмент.
Недостатком данного устройства является то, что в нем не предусмотрена возможность использования винтовых забойных двигателей, отсутствует фильтр в канале инжекции, ограничивающий попадание шлама в струйный насос.
В качестве прототипа принято устройство для бурения скважин (Султанов Б.З. Управление устойчивостью и динамикой бурильной колонны., М.: Недра, 1991, с. 114-115), которое включает струйный насос, размещенный в скважине над долотом, и позволяет улучшить качество очистки забоя за счет увеличения количества жидкости, подводимой к забою, без увеличения подачи бурового насоса.
Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие породоразрушающего инструмента и струйного насоса, размещенного над породоразрушающим инструментом, капал инжекции струйного насоса сообщен с затрубным пространством.
Недостатком предложенного устройства является отсутствие фильтра для ограничения попадания шлама горной породы в гидравлический канал струйного насоса, и то что не предусмотрено использование винтовых забойных двигателей.
Задача заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности эффективного использования струйных насосов для увеличения мощности винтовых забойных двигателей, и для интенсификации промывки забоя скважины с помощью гидромониторного эффекта.
Технический результат полезной модели заключается в увеличении интенсивности промывки забоя скважины, и как результат увеличение механической скорости бурения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для бурения скважин, содержащее струйный насос, состоящий из рабочей насадки, камеры смешения и диффузора, размещенный над винтовым забойным двигателем, породоразрушающий инструмент с гидромониторными насадками, согласно полезной модели, между попродоразрущающим инструментом и струйным насосом дополнительно установлен винтовой забойный двигатель, в канале инжекции струйного насоса дополнительно размещен конусообразный фильтр с расширением конуса вдоль восходящего потока от забоя скважины, причем угол наклона боковых плоскостей конусообразного фильтра равен 2-5°.
Конусообразный фильтр содержит, по меньшей мере, три концентрические сетки.
Размер ячеек внешней сетки конусообразного фильтра равен размеру минимальной частицы разбуренного шлама, а размеры ячеек второй и последующей сеток должны быть меньше размера твердых частиц, которые не нарушат работу винтового забойного двигателя.
Свободное пространство между концентрическими сетками конусообразного фильтра заполнено войлоком.
Отличием заявляемого устройства от прототипа является наличие фильтрующего устройства в канале инжекции струйного насоса, и то, что усиленный поток от струйного насоса подается в винтовой забойный двигатель, дальше на гидромониторные насадки породоразрушающего инструмента.
Поставленная задача решается за счет использования компоновки низа бурильной колонны с последовательным соединением струйного насоса, винтового забойного двигателя и гидромониторного долота, которое размещено на забое скважины. Устройство отличается тем, что в канале инжекции струйного насоса размещен конусообразный фильтр для фильтрации инжектируемой жидкости от шлама. Угол наклона боковых плоскостей конусообразного фильтра равен 2-5°, расширение конуса вдоль восходящего потока от забоя скважины. Фильтр состоит из нескольких концентрических сеток (минимально три), причем, размер ячеек внешней сетки равен размеру минимальной частицы разбуренного шлама. Размер ячеек внутренней сетки должен быть меньше допустимого технической характеристикой винтового забойного двигателя размера частиц для безотказной работы статора винтового забойного двигателя. Пространство между сетками заполняется войлоком (Войлок ПФ 10 ГОСТ 6308-71 или аналог) для тонкой очистки инжектируемой жидкости от шлама.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. изображена принципиальная схема компоновки низа бурильной колонны с использованием струйного насоса с размещенным в канале инжекции фильтрующим узлом.
Струйный насос 1, который состоит из рабочей насадки 2, камеры смешения 3 и диффузора 4, установлен над винтовым забойным двигателем 5, и над гидромониторным долотом 6. Рабочая насадка 2 струйного насоса 1 сообщена с каналом бурильных труб 7. С помощью винтового забойного двигателя 5 вращается гидромониторное долото 6, которое разбуривает забой скважины 8. В струйном насосе предусмотрены радиальные каналы 9 для инжекции жидкости из затрубного пространства 10, где выбуренный на забое 8 шлам отделяется от жидкости с помощью фильтра 11.
Устройство для бурения скважин работает следующим образом.
Промывочная жидкость через бурильную колонну 7 поступает в рабочую насадку 2, проходит через камеру смешивания 3 и диффузор 4, и поступает на винтовой забойный двигатель 5, далее до гидромониторного долота 6 на забой скважины 8. Рабочий поток из рабочей насадки 2 создает разрежение, которое инжектует жидкость с затрубного пространства 10 через радиальный канал 9, инжектируемая жидкость фильтруется от шлама с помощью фильтра 11 (шлам удаляется восходящим потоком затрубного пространства к устью скважины), за счет чего увеличивается частота вращения шпинделя винтового забойного двигателя 5, и интенсифицируется промывка забоя скважины 8.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении механической скорости бурения скважин за счет более интенсивной промывки скважины, большей удельной нагрузки долота на забой скважины, создаваемой винтовым забойным двигателем благодаря использованию струйного насоса.