ЭЛЕКТРОГИДРОУДАРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Полезная модель относится к установкам, предназначенным для бурения скважин.
Известен рабочий орган установки для бурения скважин электрическими импульсными разрядами по А. Св. СССР на изобретение №828767, МПК опубл. 20.04.2006 г.
Этот бур выполнен по авт. св. №699845, и отличается тем, что, с целью получения на буровом наконечнике импульсов с параметрами, не зависящими от длины буровой колонны, он снабжен накопительной емкостью, расположенной между буровой колонной и электромагнитным преобразователем.
Недостаток низкая производительность.
Известен по патенту РФ на изобретение №2441127, МПК опубл. 27.01.2012 г., прототип.
Это электроимпульсное породоразрушающее устройство состоит из высоковольтной и заземленной электродных систем, электроды которых выполнены стержневыми, чередующимися и равномерно расположены по окружности. Высоковольтная электродная система снабжена центральным высоковольтным электродом, проходящим через изоляционный узел. Изоляционный узел выполнен в виде расположенных одна над другой звездообразных изоляционных пластин заземленной и высоковольтной электродных систем, в которых, за исключением центрального высоковольтного электрода, закреплены верхние концы заземленных и высоковольтных электродов.
Недостаток низкая производительность процесса бурения.
Задачей создания полезной модели является повышение производительности процесса бурения.
Достигнутый технический результат повышение производительности процесса бурения.
Решение указанных задач достигнуто в электрогидроударном устройстве для бурения скважин, содержащий колонну бурильных труб, систему промывки скважины, источник гидродинамического воздействия, установленный на конце колонный бурильных труб, соединенный при помощи геофизического кабеля с источником высокого напряжения, находящемся на поверхности, соединенным, в свою очередь с источником электрической энергии, тем, что источник гидродинамического воздействия выполнен в виде электробура, содержащего металлический корпус с, по меньшей мере, одной парой высоковольтных электродов, изолированных электрически друг относительно друга. Источник гидродинамического воздействия может быть выполнен с возможностью изменения амплитуды и/или частоты разрядов. Металлический корпус может быть выполнен открытым снизу. Металлический корпус может быть выполнен открытым сбоку. Металлический корпус может быть выполнен открытым снизу и сбоку. Верхняя стенка металлического корпуса может быть выполнена параболической. Электрогидроударное устройство для бурения скважин может содержать компьютер, соединенный электрическими связями с источником высокого напряжения. После источника высокого напряжения может быть подсоединен накопитель энергии. Накопитель энергии может находиться на поверхности. Накопитель энергии может находится в нижней части колонны бурильных труб выше источника гидродинамического воздействия. Накопитель энергии может быть выполнен в виде конденсатора. Накопитель энергии может быть выполнен в виде индуктивности. Накопитель энергии может быть выполнен в виде подключенного параллельно конденсатора и установленной последовательно индуктивности. Источник высокого напряжения может быть выполнен в виде повышающего трансформатора. Источник высокого напряжения может быть выполнен в виде трансформатора Тесла. Источник высокого напряжения может быть выполнен в виде генератора Ван де Графа.
Электрогидроударное устройство для бурения скважин может содержать компьютер, соединенный электрическими связями с источником высокого напряжения.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1…13, где:
- на фиг. 1 приведена схема устройства,
- на фиг. 2 приведена нижней части компоновки колонны бурильных труб,
- на фиг. 3 приведен продольный разрез электрического бура, первый вариант,
- на фиг. 4 приведен поперечный разрез электрического бура, второй вариант,
- на фиг. 5 приведен поперечный разрез электрического бура, третий вариант,
- на фиг. 6 приведена схема с накопителем энергии, установленным на поверхности,
- на фиг. 7 приведена схема с накопителем энергии, установленным внизу колонны бурильных труб,
- на фиг. 8 приведен накопитель энергии в виде конденсатора,
- на фиг. 9 приведен накопитель энергии в виде индуктивности,
- на фиг. 10 приведен накопитель энергии в виде конденсатора и индуктивности,
- на фиг. 11 приведен первый вариант источника высокого напряжении,
- на фиг. 12 приведен второй вариант источника высокого напряжении,
- на фиг. 13 приведен третий вариант источника высокого напряжении, Устройство для реализации способа (фиг. 1…13) предназначено для бурения скважин 1 и содержит колонну бурильных труб КБТ-2, содержащую трубы 3, имеющие муфту 4 и ниппель 5.
Между колонной бурильных труб 2 и стенкой 6 скважины 1 образован кольцевой зазор 7 для возврата бурового раствора.
В нижней части колонны бурильных труб 2 установлен электробур 8 (фиг. 2), содержащий переходную трубу 9 с муфтой 4 в верхней части и металлическим корпусом 10 в нижней части, Внутри металлического корпуса 10 выполнен изолятор 11 в котором установлена, по меньшей мере одна пара высоковольтных электродов 12, присоединенная к геофизическому кабелю 13 с другой стороны которого присоединен высоковольтный источник энергии 14. Геофизический кабель 13 содержит пару высоковольтных проводов 15, изолированных друг от друга электрической изоляцией 16. К высоковольтному источнику энергии 14 электрической связью 17 присоединен компьютер 18 (системный блок). Геофизический кабель 13 проходит через блок 19.
Устройство содержит емкость 20 для хранения промывочной жидкости, к которой присоединен трубопровод низкого давления 21, имеющий с одной стороны фильтр 22, а с другой - насос 23 с приводом 24. К выходу насоса 23 присоединен подающий трубопровод 25.
Между колонной НКТ 2 и стенкой 6 скважины 1 образован зазор 7, который сообщается с полостью 26 кольцевого коллектора 27, выполненного на устье скважины 1. К кольцевому коллектору 27 присоединен трубопровод сброса 28, другой конец которого находится над емкостью 20 или внутри нее.
Система управления процессом очистки выполнена в виде компьютера 18 (системный блок) к которому электрическими связями 17 присоединены монитор 29, клавиатура 30, манипулятор типа «мышь» 31 и высоковольтный источник энергии 14.
Компьютер 18 управляет амплитудой и частотой разряда. Электробур 8 опускается внутрь скважины фильтра на колонне НКТ 2 (фиг. 1).
Возможно применение нескольких пар высоковольтных электродов 12 (фиг. 3…5). Также возможны несколько вариантов исполнения металлического корпуса 10, например с отверстием 32 в нижней части (фиг. 2).
Возможен вариант (фиг. 3) в котором на боковой цилиндрической стенке 33 металлического корпуса 10 выполнены отверстия 34 (фиг. 3), возможно одновременное выполнение отверстий 32 и 34 (фиг. 4). Кроме того металлический корпус 10 может иметь верхнюю стенку 35 параболической формы (фиг. 5). На верхней стенке 35 может быть выполнены отверстия 36 для прохождения бурового раствора (фиг. 2).
Электрогидроударное устройство для бурения скважин может содержать накопитель энергии 37, который может быть установлен на поверхности (фиг. 6) или в нижней части колонны бурильных труб 2, над электробуром 8 (фиг. 7).
Накопитель энергии 37 может быть выполнен в одном из трех вариантов, либо в виде конденсатора 38 установленного параллельно высоковольтным проводам 39 высоковольтного кабеля 13 (фиг. 8) или в виде индуктивности 40, установленной последовательно (фиг. 9) или одновременно в виде конденсатора 38 и индуктивности 40 (фиг. 10).
Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде повышающего трансформатора 41 (фиг. 11). Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде трансформатора Тесла 42 (фиг. 12). Источник высокого напряжения 14 может быть выполнен в виде генератора Ван де Графа 43 (фиг. 13).
РАБОТА УСТРОЙСТВА
При работе (фиг. 1…13) включают компьютер 19, на который предварительно установлено соответствующее программное обеспечение.
Кроме того, подают напряжение на привод 28 насоса 27 и подают промывочную жидкость по подающему трубопроводу 29 в скважинный фильтр 1 потом через зазор 30, полость 12 в коллектор 33 и далее возвращают по трубопроводу сброса 33 в емкость 24. Одновременно компьютер 19 по геофизическому кабелю 15 подает переменное напряжение на источник гидродинамического воздействия 13, который создает пульсации давления в виде гидроударов в полости 12 внутри скважинного фильтра 1. Вследствие этого твердые частицы с внешней стороны скважинного фильтра 1 попадают в зазор 31 и далее в емкость 24.
Эффект Юткина позволяет получать гидроудары с амплитудой ударной волны в несколько тыс.атм. Регулирование амплитуды позволит предотвратить разрушение аппаратуры регулирование частоты электроимпульсов разряда позволит подобрать наиболее оптимальный режим. Контроль очистки осуществляется по степени загрязнения выходящей промывочной жидкости.
Компьютер 18 определяет скорость звука в промывочной жидкости в зависимости от ее температуры и вычисляет уточненную расчетную резонансную частоту для ее подстройки.
Программное обеспечение для реализации способа разработано.
Требования к компьютеру: не ниже Пентиум 4, ОС Windows-XP-7 или 8.
Применение изобретения позволило:
- повысить эффективность бурении за счет большой мощности резонансных пульсаций,
- ускорить бурения,
- полностью автоматизировать процесс бурения,
- обеспечить удобство эксплуатации, так как почти все оборудование размещено на поверхности,
- обеспечить ремонтопригодность аппаратуры за счет ее размещения над поверхностью земли или возможности быстрого подъема,
- быстро наладить серийное производство аппаратуры для бурения.
Применять массово выпускаемые персональные компьютеры практически без доработок, не считая разработки программы управления.