RU100548U1

RU100548U1 - EJECTION DEVICE

Info

Publication number: RU100548U1
Application number: RU2010124172/03U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владиленович Евстифеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Иннойл" (ООО "Иннойл")
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2010-12-20

Abstract

Устройство для эжекции, содержащее корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, одно и более сопл, расположенных по окружности вокруг центрального вертикального канала и сообщенных с ним посредством наклоненных прямолинейных подводящих каналов, и соосные с соплами смесительные камеры, при этом последние сообщены с торцевой частью корпуса посредством сквозных каналов, выполненных прямолинейно, оси смесительных камер расположены под углом к оси центрального вертикального канала, отношение величины диаметров прямолинейных соединительных каналов и смесительных камер составляет 0,4-1,0 и отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру прямолинейного соединительного канала составляет 0,18-0,35, отличающееся тем, что сопла со смесительными камерами расположены асимметрично относительно оси центрального вертикального канала, в корпусе выполнено не менее одного сквозного канала, посредством которого зона над устройством сообщена с зоной ниже него, а сопла со смесительными камерами и сквозные каналы расположены оппозитно относительно друг друга. An ejection device comprising a housing with a central vertical channel formed therein, one or more nozzles arranged circumferentially around a central vertical channel and communicated therewith by inclined rectilinear supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, the latter being in communication with the end part housing through through channels made rectilinearly, the axis of the mixing chambers are located at an angle to the axis of the Central vertical channel, the ratio of the diameters of the straightener connecting channels and mixing chambers is 0.4-1.0 and the ratio of the diameter of the outlet section of each nozzle to the diameter of the rectilinear connecting channel is 0.18-0.35, characterized in that the nozzles with mixing chambers are located asymmetrically relative to the axis of the central vertical channel , at least one through channel is made in the housing, by means of which the zone above the device is in communication with the zone below it, and the nozzles with mixing chambers and the through channels are located opposite to each other .

Description

Полезная модель относится к технике бурения скважин и может быть использована в компоновках бурильных колонн для улучшения очистки забоя от выбуренной породы.The utility model relates to the technique of drilling wells and can be used in the layout of the drill string to improve the cleaning of the bottom of the cuttings.

Известен наддолотный эжекторный гидронасос, содержащий корпус с выполненным в нем 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, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, оси камер смещения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет величину 0,18-0,35 (А.с. СССР №1736345, кл. F04F 5/10, опубл. 23.05.1992, бюл. №19). Указанный наддолотный эжекторный гидронасос по технической сущности более близок к предлагаемому устройству для эжекции, и его можно взять в качестве прототипа.Known supersolvent ejector hydraulic pump containing a housing with a central vertical channel made in it for supplying to the bit of flushing fluid, at least three active nozzles evenly spaced around the Central channel and communicating with it through the supply channels, and coaxial with the nozzles of the mixing chamber, while the latter are communicated with the end part of the housing using through connecting channels made rectilinear, the axis of the displacement chambers are located at an angle to the axis of the vertical channel, rel The ratio of the diameters of the connecting channels and mixing chambers is 0.4-1.0, and the ratio of the diameter of the outlet section of each nozzle to the diameter of the connecting channel is 0.18-0.35 (AS USSR No. 1736345, class F04F 5 / 10, publ. 05.23.1992, bull. No. 19). The specified suprabital ejector hydraulic pump in technical essence is closer to the proposed device for ejection, and it can be taken as a prototype.

Недостатком данного наддолотного эжекторного гидронасоса является низкое создание симметричного потока промывочной жидкости, направленного от забоя скважины вверх, при этом для получения высокой механической скорости требуется применение гидромоторных долот. Использование долот с центральной промывкой или алмазных долот не позволяет применять этот наддолотный эжекторный гидронасос, так как за счет симметричных потоков не происходит удаления шлама из-под долота. Для полного удаления шлама из-под зубьев долота необходим асимметричный, направленный поток жидкости, но существующие конструкции долот, особенно конструкции их промывочных каналов, ввиду симметричности их расположения в долоте не позволяют сделать этого. При бурении в зонах поглощений необходим малый расход промывочной жидкости, но применение любых типов долот не позволяет сделать этого, так как при снижении расхода промывочной жидкости происходит резкое снижение механической скорости бурения и ухудшается температурный режим работы долот, что приводит к снижению технико-экономических показателей бурения.The disadvantage of this suprabital ejector hydraulic pump is the low creation of a symmetrical flow of flushing fluid directed upstream from the bottom of the well, while the use of hydraulic motor bits is required to obtain a high mechanical speed. The use of centrally flushed bits or diamond bits does not allow the use of this above-bit ejector hydraulic pump, since due to symmetrical flows, no sludge is removed from under the bit. To completely remove sludge from under the teeth of the bit, an asymmetric, directed fluid flow is necessary, but the existing design of the bits, especially the design of their washing channels, due to the symmetry of their location in the bit, does not allow this. When drilling in the absorption zones, a small flow rate of flushing fluid is required, but the use of any type of drill bit does not allow this, since with a decrease in the flow rate of flushing fluid there is a sharp decrease in the mechanical drilling speed and the temperature regime of the drill bit worsens, which leads to a decrease in the technical and economic performance of drilling .

Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение механической скорости бурения за счет формирования направленных потоков промывочной жидкости в зоне работы долота и снижения дифференциального давления, улучшение температурного режима работы долот за счет создания интенсивной местной циркуляции и возможность бурения при малых расходах промывочной жидкости в зонах поглощений.The technical task of the claimed utility model is to increase the mechanical drilling speed due to the formation of directed flushing fluid flows in the working area of the bit and reducing the differential pressure, improving the temperature mode of the working bits due to the creation of intensive local circulation and the possibility of drilling at low flow rates of flushing fluid in the absorption zones.

Поставленная техническая задача решается описываемым устройством для эжекции, содержащее корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом, одно и более сопл, расположенных по окружности вокруг центрального вертикального канала и сообщенных с ним посредством наклоненных прямолинейных подводящих каналов, и соосные с соплами смесительные камеры, при этом последние сообщены с торцевой частью корпуса посредством сквозных каналов, выполненных прямолинейно, оси смесительных камер расположены под углом к оси центрального вертикального канала, отношение величины диаметров прямолинейных соединительных каналов и смесительных камер составляет 0,4-1,0 и отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру прямолинейного соединительного канала составляет 0,18-0,35.The stated technical problem is solved by the described device for ejection, comprising a housing with a central vertical channel made therein, one or more nozzles arranged circumferentially around the central vertical channel and communicated therewith by inclined straight-line supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, wherein the latter are communicated with the end part of the housing by means of through channels made rectilinearly, the axes of the mixing chambers are located at an angle to the axis of the central vertical channel, the ratio of the diameters of the rectilinear connecting channels and mixing chambers is 0.4-1.0 and the ratio of the diameter of the output section of each nozzle to the diameter of the rectilinear connecting channel is 0.18-0.35.

Новым является то, что сопла со смесительными камерами расположены асимметрично относительно оси центрального вертикального канала, в корпусе выполнено не менее одного сквозного канала, посредством которого зона над устройством сообщено с зоной ниже него, а сопла со смесительными камерами и сквозные каналы расположены оппозитно относительно друг друга.New is that nozzles with mixing chambers are located asymmetrically relative to the axis of the central vertical channel, at least one through channel is made in the housing, by means of which the zone above the device is communicated with the zone below it, and nozzles with mixing chambers and through channels are located opposite to each other .

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где:The proposed utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 представлен общий вид устройства для эжекции;- figure 1 presents a General view of the device for ejection;

- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;- figure 2 is a section aa in figure 1;

- на фиг.3 - узел I на фиг.1.- figure 3 - node I in figure 1.

Устройство для эжекции содержит корпус 1 с выполненным в нем центральным вертикальным каналом 2 для подачи промывочной жидкости в зону Б работы долота 3. С центральным вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1, наклоненные прямолинейные подводящие каналы 4, заканчивающиеся соплами 5 и смесительными камерами 6.The ejection device comprises a housing 1 with a central vertical channel 2 made therein for supplying flushing fluid to the bit 3 working zone B. The central vertical channel 2 is connected to the inclined straight feed channels 4 made in the housing 1 and ending with nozzles 5 and mixing chambers 6.

Каждое из сопел 5, снабженное наклонным прямолинейным подводящим каналом 4, вместе со смесительной камерой 6 образует струйный насос, предназначенный для транспортирования промывочной жидкости, содержащей измельченную выбуренную породу, из зоны Б работы долота в зону А, расположенную сверху от устройства для эжекции между компоновкой бурильной колонны 7 и стенкой скважины 8. Устройство для эжекции может содержать одно и более описанных струйных насосов в зависимости от диаметра долота 3. Каждая из смесительных камер 6 сообщается с зоной Б посредством прямолинейного соединительного канала 9, конец которого выходит на нижний торец 10 корпуса 1. При этом отношение величины диаметра прямолинейного соединительного канала 9 (величины d₁) к величине диаметра смесительной камеры 6 (величине d₂) составляет от 0,4 до 1,0.Each nozzle 5, equipped with an inclined rectilinear feed channel 4, together with the mixing chamber 6 forms a jet pump designed to transport the flushing fluid containing crushed drill cuttings from zone B of the bit to zone A, located above the ejection device between the drilling assembly the column 7 and the wall of the well 8. The device for ejection may contain one or more of the described jet pumps, depending on the diameter of the bit 3. Each of the mixing chambers 6 communicates with zone B osredstvom rectilinear connecting hole 9, the end of which opens onto the lower end 10 of the body 1. In this case the ratio of the diameter of the rectilinear connecting hole 9 (the values d ₁₎ to the largest diameter of the mixing chamber 6 (the value of d ₂₎ is from 0.4 to 1.0 .

Отношение величины минимального диаметра отверстия сопла 5 (величины d₃) к величине диаметра прямолинейного соединительного канала 9 (величины d₁) в предложенном устройстве составляет при нормальной плотности промывочной жидкости от 0,18 до 0,35.The ratio of the minimum diameter of the nozzle 5 (d ₃ ) to the diameter of the rectilinear connecting channel 9 (d ₁ ) in the proposed device is at a normal density of the washing liquid from 0.18 to 0.35.

В качестве возможных вариантов исполнения устройства для эжекции предлагается выполнить входящие в него струйные насосы с углами наклона α, определяемыми в зависимости от характера горных пород и составляющими угол 13-20°.As possible embodiments of the device for ejection, it is proposed to carry out the jet pumps included in it with angles of inclination α, determined depending on the nature of the rocks and constituting an angle of 13-20 °.

Такое выполнение устройства с различными углами наклона позволяет дополнительно влиять на процесс кольматации стенок скважины 8 и повышать, тем самым, производительность бурения за счет создания дополнительной репрессии на разбуриваемый пласт.This embodiment of the device with different angles of inclination allows you to further influence the process of mudding the walls of the borehole 8 and, thereby, increase drilling productivity by creating additional repression on the drilled formation.

В качестве возможных вариантов выполнения заявляемого устройства для эжекции предлагается выполнить в корпусе 1 сквозные каналы 11, соединяющие зону Б под устройством для эжекции с зоной А над ним.As possible embodiments of the inventive device for ejection, it is proposed to carry out through channels 11 in the housing 1 connecting the zone B under the device for ejection with the zone A above it.

Устройство для эжекции работает следующим образом.A device for ejection works as follows.

В составе компоновки бурильной колонны 7 устройство для эжекции опускают в скважину, перекрывают промывочные отверстия в долоте 3 и через центральный вертикальный канал 2 к соплам 5 струйных насосов подают промывочную жидкость. Промывочная жидкость через наклонные прямолинейные подводящие каналы 4 и сопла 5 подводится к смесительным камерам 6, откуда она поступает в зону А. При этом за счет эжектирующей способности струй промывочной жидкости, двигающихся в смесительных камерах 6, промывочная жидкость с содержащейся в ней измельченной породой транспортируется по прямолинейным соединительным каналам 9 из зоны Б и выбрасывается в зону А. Прямолинейная форма наклонных прямолинейных подводящих каналов 4 и прямолинейных соединительных каналов 9 обеспечивает минимальные потери на гидравлические сопротивления.As part of the assembly of the drill string 7, the ejection device is lowered into the well, the washing holes in the bit 3 are closed and the washing liquid is fed through the central vertical channel 2 to the nozzles 5 of the jet pumps. The washing liquid through the inclined rectilinear inlet channels 4 and nozzles 5 is led to the mixing chambers 6, from where it enters the zone A. Moreover, due to the ejection ability of the jets of washing liquid moving in the mixing chambers 6, the washing liquid with the crushed rock contained in it is transported by rectilinear connecting channels 9 from zone B and is thrown into zone A. The rectilinear shape of the inclined rectilinear supply channels 4 and rectilinear connecting channels 9 provides a minimum nye loss hydraulic resistance.

После выхода струй промывочной жидкости из смесительных камер 6 в зону А над устройством для эжекции происходит их взаимодействие со стенками скважины 8, при этом возникает эффект эжекции в зазоре между боковой цилиндрической поверхностью корпуса 1 и стенкой скважины 8. Часть промывочной жидкости вместе с выбуренной породой поднимается к устью скважины (на фигурах не показано), а часть через сквозные каналы 11 возвращается в зону работы долота 3 (направление движения струй промывочной жидкости показано стрелками на фиг.1). При этом происходит интенсивное охлаждение долота 3 и вымыв шлама из-под его зубьев (на фигуре не указан).After the jets of washing liquid from the mixing chambers 6 into zone A above the ejection device, they interact with the walls of the borehole 8, and an ejection effect occurs in the gap between the side cylindrical surface of the housing 1 and the borehole wall 8. A portion of the washing liquid rises with the cuttings to the wellhead (not shown in the figures), and part through the through channels 11 returns to the working zone of the bit 3 (the direction of movement of the jets of flushing fluid is shown by arrows in figure 1). In this case, the bit 3 is intensively cooled and the sludge is washed out from under its teeth (not shown in the figure).

Благодаря этому техническому решению предлагаемое устройство для эжекции осуществляет бурение любым типом долота с минимальными расходами промывочной жидкости, что позволяет наряду с получением высокой механической скорости бурения и улучшением температурного режима работы долот обеспечить прохождение зон поглощений без дополнительных затрат.Thanks to this technical solution, the proposed device for ejection carries out drilling with any type of bit with minimal flushing fluid consumption, which, along with obtaining a high mechanical drilling speed and improving the temperature mode of operation of the bits, ensures the passage of absorption zones at no additional cost.

Claims

An ejection device comprising a housing with a central vertical channel formed therein, one or more nozzles arranged in a circle around the central vertical channel and communicated therewith by inclined rectilinear supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, the latter being in communication with the end part housing through through channels made rectilinearly, the axis of the mixing chambers are located at an angle to the axis of the Central vertical channel, the ratio of the diameters of the straightener connecting channels and mixing chambers is 0.4-1.0 and the ratio of the diameter of the outlet section of each nozzle to the diameter of the rectilinear connecting channel is 0.18-0.35, characterized in that the nozzles with mixing chambers are located asymmetrically relative to the axis of the central vertical channel , at least one through channel is made in the housing, by means of which the zone above the device is in communication with the zone below it, and the nozzles with mixing chambers and the through channels are located opposite to each other .