ЭЛЕКТРОБУР СУХОМЛИНА

Полезная модель относится к технике и технологии строительства скважин с применением забойного двигателя, в частности, електробура, и решает проблему повышения эффективности электробурения за счет отказа при бурении от дорогостоящих бурильных труб.
Известны способы вращательного бурения с использованием забойного электродвигателя, но при этом статор двигателя закрепляется на бурильной колонне, состоящей из свечей бурильных труб, а электрокабель внутри каждой свечи должен иметь стыковочный разъем, что ненадежно и неудобно для электрокоммутации.
Наиболее близким по технической сути к заявляемой полезной модели является електробур для бурения нефтяных и газових скважин, состоящий из долота, корпуса электродвигателя с полым валом и токоподвода, соединенного своим верхним концом с источником питания на поверхности скважины, а нижним с электродвигателем электробура [1].
Недостатками ближайшего аналога являются:
- потребность в колонне бурильных труб для удержания статора электродвигателя от вращения;
- ненадежность высоковольтного токоподвода, представляющего собой многосекционный кабель, каждая секция которого жестко вмонтирована внутри каждой бурильной трубы;
- большая трудоемкость спуско-подъемных операций тяжелой бурильной колонны труб.
Задачей предлагаемого технического решения является создание электробура, работающего без использования бурильных труб и без разъемного многосекционного высоковольтного кабеля.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом электробуре, состоящим из долота, корпуса, электродвигателя с полым валом и токоподвода, соединенного своим верхним концом с источником питания на поверхности скважины, а нижним концом с электродвигателем электробура, согласно предлагаемому техническому решению, в электробуре используются не менее двух долот (внутреннее и внешнее), в качестве электродвигателя используется электродвигатель, состоящий из ротора, статора, токоподвода, щеток, сопрягающихся с контактными кольцами, в котором статор не
является неподвижным, а закреплен в подшипниках и имеет возможность вращения вокруг ротора (неподвижного, либо вращающегося), при этом его ротор с полым валом соединен с внутренним долотом, а вращающийся вокруг ротора в противоположную ему сторону статор соединен с внешним долотом, насос прокачки промывочной жидкости местной циркуляции, жестко связан с электродвигателем по оси, а токоподвод, соединен с источником питания с помощью неразъемного кабеля-троса и содержит блок токоприема, передачи механического усилия на электробур по оси и компенсации крутящего момента на кабель-трос.
Таким образом предлагаемый электробур состоит из долота, корпуса, электродвигателя с полым валом и токоподвода, соединенного своим верхним концом с источником питания на поверхности скважины, а нижним концом с электродвигателем электробура, согласно предлагаемому техническому решению, в электробуре используются не менее двух долот (внутреннее и внешнее), в качестве электродвигателя используется электродвигатель, состоящий из ротора, статора, токоподвода, щеток, сопрягающихся с контактными кольцами, в котором статор не является неподвижным, а закреплен в подшипниках и имеет возможность вращения вокруг ротора (неподвижного, либо вращающегося), при этом его ротор с полым валом соединен с внутренним долотом, а вращающийся вокруг ротора в противоположную ему сторону статор соединен с внешним долотом, насос прокачки промывочной жидкости местной циркуляции, жестко связан с электродвигателем по оси а токоподвод, соединен с источником питания с помощью неразъемного кабеля-тросса и содержит блок токоприема, передачи механического усилия на электробур по оси и компенсации крутящего момента на кабель-тросс.
Новые существенные признаки, отличающие предлагаемую полезную модель от ближайшего аналога (использование двигателя с вращающимся статором) в совокупности с известными, изложенными в объеме патентных притязаний формулы, позволяют добиться технических преимуществ по сравнению с ближайшим аналогом, в частности:
- при бурении скважины отказаться от колонны бурильных труб;
- упростить и значительно сократить время и энергозатраты на спуско-подъемные операции ввиду отсутствия завинчивания и
развинчивания свечей бурильной колонны, а взамен этого - простая намотка на барабан кабеля-тросса;
- использовать облегченный вариант подъемной стрелы, мачты, вышки, вместо утяжеленной вышки, расчитанной на тяжелую колонну бурильных труб.
На чертеже фиг.1 изображен общий вид предлагаемого электробура. Электробур содержит внутреннее долото 1, внешнее долото 2, корпус 3, электродвигатель 4, токоподвод, состоящий из маслонаполненного блока 5, механического рассоединителя 6, соединенного с кабель-тросом 7, идущим на поверхность скважины, щеток и колец 8, колес 9 блока компенсации крутящего момента на кабель-трос 7, насос прокачки промывочной жидкости местной циркуляции 10, жестко связанный с электродвигателем 4 по оси, с всасывающим отверстием 11, нагнетательным 12 и шламосборочной трубы 13, подшипников 14, торцевых уплотнителей 15.
Электробур работает следующим образом. Его спускают в скважину на кабель-троссе 7. Скважина заполнена промывочной жидкостью. При подаче напряжения питания через кабель-тросс 7, ротор и вращающийся статор электродвигателя 4 начнут вращаться в противоположные стороны, причем число оборотов каждого из них будет равно половине числа оборотов одного из них, которое получилось бы, если другой застопорить.
Уравнивание числа оборотов ротора и вращающегося статора обеспечивается непрерывно автоматически за счет работы общеизвестных центробежных расширителей скважины, которыми необходимо дополнить каждое из долот 1 и 2 (или хотя бы одно из них).
Площадь породоразрушающего забоя ротора и вращающегося статора должна быть такой, чтобы нагрузочные моменты на них были равными, а разница, возникающая по мере углубления скважины будет компенсирована дозагрузкой ускоряющегося по вращению ротора (или статора) центробежным расширителем скважины.
Разрушаемая порода забоя (шлам) вследствии работы насоса 10 местной циркуляции прогоняется промывочной жидкостью из под долот 1 и 2 в шламосборочную трубу 13, где она накапливается. После накопления шлама в трубе 13, электробур с помощью кабель-тросса 7 поднимают на поверхность, где его очищают от шлама.
Давление на забой определяется давлением реактивной силы насоса 10 и высотой столба промывочной жидкости в скважине, а число оборотов электродвигателя 4 количеством его пар полюсов частотой питающей сети.
Источники информации:
1. Патент Украины №72546, МПК Е21В 4/04, Н02К 29/06, 2002г.