ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПУЛЬСАТОР

Полезная модель относится к буровой технике и может использоваться в нефтегазодобывающей промышленности и других горных отраслях промышленности.
В качестве прототипа принят «Вибробур», изображенный и описанный в книге Д.Ф.Балденко, Ф.Д.Балденко, А.Н.Гноеовых «Одновинтовые гидравлические машины» в 2-х т., М., ООО «ИРЦ Газпром», 2007, т.2, с.63-64.
Упомянутый вибробур состоит из перекрывателя с отверстиями, установленного в полости верхнего переводника, выполненного в виде стакана. Перекрыватель установлен на дне стакана с помощью валика, проходящего через гайку и сальник, расположенных в дне стакана. Валик выступает за пределы дна стакана и выступающим концом соединен с водилом, закрепленным на торце ротора винтового забойного двигателя.
Признаки известного вибробура, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в наличии стакана с отверстиями в дне с установленным на нем с возможностью вращения перекрывателем с отверстиями.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в установке вибратора над винтовым забойным двигателем и связи его с ротором двигателя в качестве привода.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении эффективности бурения.
Технический результат, обеспечивающий решение указанной задачи, заключается в повышении скорости бурения, в снижении осевых динамических нагрузок на винтовой забойный двигатель, в автономности привода гидравлического пульсатора.
Достигается технический результат тем, что в гидравлическом пульсаторе, включающем стакан с, как минимум, одним отверстием в дне с установленным в стакане с возможностью вращения перекрывателем с, как минимум, одним отверстием, согласно полезной модели, стакан установлен в расточке корпуса долота и зафиксирован стопорным кольцом, перекрыватель через нижнюю опору опирается на дно стакана, а сверху совмещен с турбинкой, образующей с перекрывателем полость, и опирающийся через верхнюю опору на крышку, установленную в расточке стакана и зафиксированную вышеупомянутым стопорным кольцом, при этом верхняя опора выполнена цилиндрической, а нижняя - шаровой.
Размещение гидравлического пульсатора в расточке корпуса долота, в отличие от прототипа, позволяет передавать импульсы осевых динамических нагрузок непосредственно на долото, минуя поглощающий эффект промежуточных узлов, в том числе винтового забойного двигателя.
А при установке, например, амортизатора между долотом и винтовым забойным двигателем, как в описании к патенту №93868 на полезную модель, влияние осевых динамических нагрузок на последний снижается очень существенно, а снижение нагрузок на винтовой забойный двигатель увеличивает ресурс его работы.
При этом передача долоту больших осевых динамических усилий при сохранении прежних оборотов, увеличивает у долота усилие резания, особенно его вертикальную составляющую. Поэтому при увеличении силы резания скорость бурения возрастает.
Совмещение перекрывателя сверху с турбинкой, образующего с ней полость, позволяет при периодическом совмещении или перекрытии отверстий перекрывателя и дна стакана запирать промывочную жидкость в упомянутой полости или наоборот выпускать ее. При этом в запертой полости поднимается давление, а при ее открытии возникает импульс потока промывочной жидкости в полость долота, на которое и передается пульсация. Таким образом долоту обеспечиваются дополнительные осевые динамические усилия. Наличие верхней и нижней опор обеспечивает перекрывателю с турбинкой возможность вращения в полости стакана.
Новые признаки заявленного технического решения заключаются в установке стакана в расточке корпуса долота и фиксации его стопорным кольцом, в установке перекрывателя через нижнюю опору на дно стакана, совмещение перекрывателя сверху с турбинкой, образующей с перекрывателем полость и опирающуюся через верхнюю опору на крышку. К новым признакам относится также установка крышки в расточке стакана и фиксация ее вышеупомянутым стопорным кольцом.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, на котором показан гидравлический пульсатор в разрезе.
Гидравлический пульсатор содержит стакан 1, установленный в расточке 2 корпуса 3 долота и зафиксированный стопорным кольцом 4. В дне стакана 1 выполнено, как минимум, одно отверстие 5. На дне стакана 1 на шаровой опоре 6 установлен перекрыватель 7, совмещенный сверху с турбинкой 8, образующей полость 9 с перекрывателем 7. Перекрыватель 7 снабжен, как минимум, одним отверстием 10 и опирается на дно стакана 1 через шаровую опору 6. Турбинка 8 верхней поверхностью опирается на крышку 11 через цилиндрическую опору 12, закрепленную в крышке 11. Крышка 11 установлена в расточке стакана 1, снабжена отверстиями 13 и зафиксирована стопорным кольцом 4.
Гидравлический пульсатор работает следующим образом. Промывочная жидкость, подводимая с поверхности по колонне бурильных труб через промежуточные механизмы и в том числе через винтовой забойный двигатель, попадает через отверстия 13 крышки 11 на турбинку 8, которая начинает вращаться вместе с перекрывателем 7. При этом отверстия 10 перекрывателя 7 периодически совпадают или перекрываются с отверстиями 5 стакана 1. В результате этого в полости 9 возникают скачки давления от поступающей промывочной жидкости, которая приобретает пульсирующую подачу в полость долота, сообщая ему дополнительные осевые динамические усилия. Частота пульсирования промывочной жидкости определяется по следующей зависимости.
f=n*z, где
f - частота пульсаций,
n - частота вращения турбинки,
z - число отверстий в перекрывателе.
Использование гидравлического пульсатора позволяет повысить эффективность бурения.