УСТРОЙСТВО ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано в компоновках бурильных колон для улучшения очистки забоя скважины от выбуренной породы.
Известно устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны, содержащее бурильную трубу, однозаходовый приварной или сплошной с бурильной трубой шнек с 4-6 витками. Угол наклона лопастей шнека к осевой линии бурильной колонны равен 45-75°. В лопастях шнека на каждом шаге витка установлены гидромониторные насадки под углом 45-75° к осевой линии бурильной трубы влево по направлению шнека (патент №2443848 C1, Е21В 21/00, оп. 27.02.2012 г.).
Недостатком данного устройства является большая длина самого устройства, а значит ограниченность его применения в качестве наддолотного устройства для очистки забоя скважины от выбуренной породы в условиях современного управляемого бурения, где значительную роль играет расстояние между долотом и отклоняющим устройством.
Наиболее близким по технической сущности является наддолотный эжекторный гидронасос, имеющий 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 при помощи подводящих каналов, соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с нижней торцевой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, которые выполнены прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение величин диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет 0,18-0,35, при этом углы наклона осей камер смешения составляют 13-20 градусов (патент SU 1736345 A3, Е21В 21/00, оп. 23.05.1992, БИ №19).
Недостатком данного устройства является ограниченность эффективности очистки забоя скважины от выбуренной породы, заключающаяся в использовании только энергии потока промывочной жидкости. При работе данного устройства остается не использованной энергия вращения бурильной колонны, которую возможно применить для дополнительного механического воздействия на выбуренную породу с целью увеличения эффективности очистки забоя скважины, а значит и повышения механической скорости бурения.
Цель изобретения - повышение механической скорости бурения за счет увеличения эффективности очистки забоя скважины от выбуренной породы.
Поставленная цель решается предлагаемым устройством гидромеханической очистки, включающем 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 при помощи подводящих каналов, согласно изобретению, с целью увеличения эффективности очистки забоя скважины от выбуренной породы в теле корпуса выполнены спиральные лопасти.
Целесообразно выполнить спиральные лопасти перекрывающимися друг с другом в осевом направлении.
Наружный диаметр устройства, образованный вершиной спиральных лопастей, меньше диаметра скважины.
На фиг. 1 представлено устройство гидромеханической очистки (тонкими линиями показаны стенки скважины 6), с прикрепленными к нему сверху бурильной колонной 8 и снизу - долотом 7, общий вид; на фиг. 2 - разрез по А-А.
Устройство гидромеханической очистки имеет корпус 1 с центральным вертикальным каналом 2 для подачи к долоту 7 промывочной жидкости, три активных сопла 3, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального канала 2 и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов 4, спиральные лопасти 5, перекрывающиеся друг с другом в осевом направлении. Активные сопла 3 расположены на спиральных лопастях 5. Наружный диаметр устройства Dл, образованный вершиной спиральных лопастей 5, меньше диаметра скважины Dс для обеспечения кольцевого зазора между устройством и стенкой скважины.
Устройство гидромеханической очистки работает следующим образом.
В процессе бурения при прохождении промывочной жидкости к забою скважины и вращении бурильной колонны 8 спиральные лопасти 5, перекрывающиеся друг с другом в осевом направлении, создают гидравлическое сопротивление, вследствие чего основной поток промывочной жидкости с выбуренной породой направляется по кольцевому зазору между стенкой скважины 6 и вершинами спиральных лопастей 5. Также при прохождении промывочной жидкости к забою скважины через центральный канал 2 часть потока поступает по подводящим каналам 4 к активным соплам 3, создающим перепад давления промывочной жидкости. В итоге возникает эффект эжекции и в кольцевом зазоре между стенкой скважины и вершинами спиральных лопастей 5 образуется скоростной поток промывочной жидкости, захватывающий выбуренную породу и транспортирующий ее выше по стволу скважины (направление потоков промывочной жидкости показаны стрелками на фиг. 1). Дополнительно ко всему спиральные лопасти 5 при вращении инструмента отбрасывают выбуренную породу за счет возникновения центробежных сил в периферийном направлении к скоростному потоку в кольцевом зазоре и выталкивают выбуренную породу за счет создания шнекового эффекта в осевом направлении выше по стволу скважины.