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 демпфер для динамической стабилизации бурильной колонны.
o
Известен также наддолотный эжекторный гидронасос (SU № 1736345, МПК F04А 5/10, E21B 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 использовать демпфер для динамической стабилизации бурильной колонны, а также инжектированный струйным насосом шлам подается через долото на забой, что приводит к дополнительному измельчению горной породы и может снизить механическую скорость проходки.
В качестве прототипа принято устройство - глубинный демпфер (SU № 1108271, опубликовано 15.08.1984), которое включает корпус, шток с поршнем, надпоршневую рабочую камеру, плавающую втулку, струйный насос, и позволяет увеличить механическую скорость проходки, стабилизировать зенитный угол за счет использования гидравлической пружины – динамическая стабилизация бурильной колонны.
Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие породоразрушающего инструмента и струйного насоса, размещенного над породоразрушающим инструментом, канал инжекции струйного насоса сообщен с затрубным пространством, демпфер размещен над струйным насосом.
Недостатком прототипа является то, что при колебании бурильной колонны вверх, инжекция струйного насоса происходит через опоры демпфера, что приводит к их загрязнению шламом, не исключен переток жидкости из заколонного пространства через камеру с блоком опор в рабочую камеру демпфера, что ухудшает качество его работы.
Задача заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности эффективного использования струйных насосов для динамической стабилизации бурильной колоны, временной изоляции продуктивного пласта путем его кольматации, и увеличения механической скорости проходки за счет создания депрессии на пласт.
Технический результат полезной модели заключается в улучшении качества вскрытия продуктивных пластов за счет повышения показателей бурения.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для бурения скважин содержит струйный насос, который размещен в штоке демпфера, демпфер, размещённый над струйным насосом, породоразрушающий инструмент с гидромониторными насадками, согласно полезной модели, рабочая камера демпфера гидравлически сообщена с камерой инжекции струйного насоса посредством калиброванных отверстий, между попродоразрущающим инструментом и струйным насосом дополнительно установлен калибратор-кольмататор.
Отличием заявляемого устройства от прототипа является наличие калибратора-кольмататора под струйным насосом, и гидравлическая связь между рабочей камерой демпфера с камерой инжекции струйного насоса постоянная во времени.
Поставленная задача решается за счет использования компоновки низа бурильной колонны с последовательным соединением глубинного демпфера, струйного насоса, калибратора-кольмататора и гидромониторного долота, которое размещено на забое скважины. Устройство отличается тем, что всасывающая камера струйного насоса гидравлически сообщена с рабочей камерой демпфера посредством калиброванных отверстий, оси которых направленны в центр камеры смешения струйного насоса. Еще устройство отличается тем, что для передачи вращения бурильной колонны на породоразрушающий инструмент шток центрируется в рабочей камере демпфера с помощью шпонок, пространство между штоком и рабочей камерой демпфера уплотнено сальниками.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема компоновки низа бурильной колонны с использованием струйного насоса, глубинного демпфера и калибратора-кольмататора, вид А-А показан на фиг. 2, вид Б-Б – на фиг. 3, вид В-В – на фиг. 4, вид Г-Г – на фиг. 5.
Струйный насос, который размещен в штоке 1, состоит из рабочей насадки 2, камеры смешения 3 и диффузора 4. Рабочая насадка 2 струйного насоса сообщена с каналом бурильной колонны 5 посредством плавающей втулки 6, которая размещена в штоке 1. В струйном насосе предусмотрены радиальные каналы, которые образуют камеру всасывания 7 струйного насоса для инжекции жидкости из затрубного пространства 8 с разбуренным на забое шламом с помощью долота 9. Смешение инжектированного потока с рабочим происходит в камере смешения 3 и через диффузор 4 смешанный поток подается в калибратор-кольмататор 10. С приемной камеры 11 калибратора-кольмататора 10 часть потока со шламом направляется на кольматирующие насадки 12, другая часть потока направляется на гидромониторные насадки породоразрушающего инструмента 9. Калибратор-кольмататор 10 жестко соединен с породоразрушающим инструментом 9 для передачи ему вращения от бурильной колонны 5. Корпус демпфера 13 представляет собой центратор. Плавающая втулка 6 гидравлически сообщается с рабочей камерой 14 демпфера посредством радиальных отверстий 15. Гидравлическая связь рабочей камеры 14 с камерой всасывания 7 осуществляется посредством калиброванных отверстий 16. Радиальный зазор между поршнем 17 и рабочей камерой 14 уплотнен сальниками 18. Шток 1 центрируется в рабочей камере 14 с помощью шпонок 19, шпонки 19 ограничивают длину хода штока 1. Пространство между штоком 1 и рабочей камерой 14 уплотнено сальником 20.
Устройство для бурения скважин работает следующим образом.
Промывочная жидкость через бурильную колонну 5, плавающую втулку 6 поступает в рабочую насадку 2, проходит через камеру смешивания 3 и диффузор 4, и поступает в калибратор-кольмататор 10, далее поступает на гидромониторные насадки породоразрушающего инструмента 9, где промывает забой скважины. Рабочий поток из рабочей насадки 2 создает разрежение, которое инжектирует жидкость из затрубного пространства 8 в камеру всасывания 7, смешение рабочего и инжектированного потока происходит в камере смешения 3, далее через диффузор 4 смешанный поток поступает на кольматирующие насадки 12, смешанный поток также поступает на гидромониторные насадки породоразрушающего инструмента 9. При движении породоразрушающего инструмента 9 вниз, плавающая втулка 6 также двигается вниз, открываются радиальные отверстия 15, и рабочая жидкость поступает в рабочую камеру 14 демпфера, тем самым заполняя ее. При движении породоразрушающего инструмента 9 вверх, плавающая втулка 6 также двигается вверх, перекрываются радиальные отверстия 16, поршень 18 двигается вверх, создавая повышение давления в рабочей камере 14 демпфера, - образуется гидравлическая пружина. Жесткость гидравлической пружины регулируют диаметром калиброванных отверстий 16, через которые при повышении давления в рабочей камере 14 демпфера рабочая жидкость стравливается в камеру всасывания 7 струйного насоса. Обратно поступательное движение поршня 17 создает дополнительные импульсы (гидравлические удары) в камере всасывания 7 струйного насоса, тем самым усиливая инжекцию жидкости из затрубного пространства 8.
Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в улучшение качества вскрытия продуктивных пластов за счет повышения показателей бурения.