УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СКВАЖИН ОТ ШЛАМА

Полезная модель относится к технике бурения скважин и предназначено для промывки скважин при бурении на нефть и газ, в частности при бурении горизонтального участка и интервалов неустойчивых горных пород.
Известно устройство для очистки скважины от шлама или турбулизатор восходящего потока промывочной жидкости (RU 2160818. С1, МПК7 Е21В 21/00, опубл. 19.04.1999). Устройство для очистки скважины от шлама включает невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб. Устройство снабжено турбинами, установленными за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости. Наружный диаметр турбины меньше наружного диаметра центраторов. Направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота.
Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы из-за отсутствия дополнительного турбулентного потока и вероятности нарушения естественной фильтрационной корки при вращении элементов компоновки и отсутствует противонрихватное действие, а также сложность в замене элементов устройства.
Известно также устройство по выносу бурового шлама из горизонтального участка, принятый за прототип, включающее в себя бурильную трубу с двухзаходным и трехзаходным шнеком с шагом 4,7 и 15 диаметров трубы, угол наклона спирали к осевой линии 37 и 13° (автореферат Хабибуллина И.А. Совершенствование процессов транспортирования выбуренной породы при бурении горизонтальных скважин, Уфа; 2008, с.21-24).
Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности очистки скважины от шлама, так как при бурении наклонных и горизонтальных участков ствола скважины накапливается значительное количества бурового шлама, который постепенно оседает и заполняет область лежачей стенки, что зачастую приводит к прихватам и заклиниванию бурильного инструмента в скважине, и небольшому сроку службы устройства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства для очистки ствола скважины от шлама.
При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении качества очистки ствола скважины от шлама за счет создания турбулентного потока, дополнительной скорости потока жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки скважины от шлама содержит бурильную трубу и установленный на ней шнек, при этом в качестве шнека использован однозаходовый шнек с четырьмя лопастями, с толщиной равной 30-35 мм, высота лопасти составляет 50-60 мм, угол наклона каждой лопасти шнека к осевой линии бурильной колонны равен 55°, в лопастях шнека на каждом шаге витка установлены по две гидромониторные насадки диаметром 6 мм под углом 55° к осевой линии бурильной трубы влево по направлению шнека.
Причинно - следственная связь между заявленным техническим результатом и существенными признаками следующая.
Устройство выполнено в виде однозаходного шнека с установленными в лопастях гидромониторными насадками. Заявляемые конструктивные особенности выполнения шнека и расположения насадок увеличивает скорость восходящего потока жидкости и способствует удалению верхнего неустойчивого слоя стенки скважины. Турбулентный поток жидкости в скважине при бурении позволяет предотвратить сужения ствола скважины за счет полной очистки ствола скважины и малого зазора между шнеком устройства и стенкой скважины.
На фиг. показан общий вид устройства для очистки скважин от шлама.
Устройство для очистки скважин от шлама содержит бурильную трубу 1 с наваренным шнеком 2 или трубы, изготовленной совместно литой со шнеком 2.
Шнек 2 представляет собой однозаходовый виток, количество витков четыре. Для создания турбулентного потока, требуемой скорости восходящего потока жидкости и увеличения прочностной характеристики устройства однозаходовый виток шнека 2 выполнен с толщиной 30-35 мм и высотой лопасти шнека 2, равной 50-60 мм. Выбор данных параметров обусловлен необходимостью наличия зазора между шнеком и стенкой скважины (по регламенту ведения буровых работ указанный зазор должен составлять от 5 мм до 7 мм). Лопасти шнека 2 наклонены на угол φ=55° к осевой линии А-А бурильной трубы 1 и направлены вправо вдоль всей бурильной трубы 1 от муфты 3 до ниппеля 4.
В на каждом шаге витка шнека 2 в лопастях установлены две гидромониторные насадки 5 диаметром 6 мм, расположенные под углом 55° к осевой линии А-А бурильной трубы 1, влево по направлению шнека. Количество и диаметр насадок 5 рассчитаны, исходя из условий удаления оседающего шлама из-под лопастей шнека 2 и предупреждения образования сальников в канавке между лопастями шнека 2.
Устройство для очистки скважин от шлама работает следующим образом.
В процессе бурения буровой раствор в скважине поднимается по затрубному пространству от забоя к устью скважины, где при прохождении бурового раствора через устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны, поток промывочной жидкости, обогащенный шламом, проходит через шнек 2, который за счет энергии потока и создающего дополнительного гидравлического давления между витками шнека 2 и стенкой скважины начинает перемешивать буровой раствор, одновременно закручивая поток, предает ему вращательное движение, что предотвращает оседание шлама в скважине, а установленные гидромониторные насадки 5, предотвращают образование сальников между витками шнека 2 и оседания шлама в области лежачей стенки устройства. После прохождения бурового раствора через устройство для очистки скважины от шлама, создаваемая им энергия и скорость потока, продолжает действовать еще некоторое расстояние, что позволяет предотвратить шламонакопление и сужения ствола скважины в интервале установки устройства.
Использования устройства для очистки скважин от шлама при бурении неустойчивых, трещиноватых и других пород обеспечивает калибровку и вынос бурового шлама из зоны его оседания. Предлагаемое устройство может быть реализовано при бурении любых скважин, где наблюдается зашламование кольцевого канала. Однако использование наиболее эффектно при бурении на нефть и газ винтовым устройством, преимущественно наклонных и горизонтальных участков ствола скважины.