RU179278U1

RU179278U1 - WELL DRILLING DEVICE

Info

Publication number: RU179278U1
Application number: RU2017142679U
Authority: RU
Inventors: Александр Павлович Мельников; Николай Александрович Буглов; Владимир Мирославович Иванишин; Рафаил Улфатович Сираев
Priority date: 2017-12-06
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2018-05-07

Abstract

Полезная модель относится к области бурения скважин, а именно к устройствам для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин вращательным способом. Устройство для бурения скважин содержит струйный насос, состоящий из рабочей насадки, камеры смешения и диффузора, размещенный над винтовым забойным двигателем, породоразрушающий инструмент с гидромониторными насадками, между породоразрущающим инструментом и струйным насосом дополнительно установлен винтовой забойный двигатель, в канале инжекции струйного насоса дополнительно размещен конусообразный фильтр с расширением конуса вдоль восходящего потока от забоя скважины, причем угол наклона боковых плоскостей конусообразного фильтра равен 2-5°. Технический результат: увеличение механической скорости бурения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the field of drilling wells, namely, devices for drilling vertical, deviated and horizontal wells in a rotational manner. The device for drilling wells includes a jet pump, consisting of a working nozzle, a mixing chamber and a diffuser, located above the downhole motor, a rock cutting tool with hydraulic nozzles, an additional downhole motor is installed between the rock cutting tool and the jet pump, and a cone-shaped pump is additionally placed in the injection channel of the jet pump filter with expansion of the cone along the upstream from the bottom of the well, and the angle of inclination of the lateral planes of the conical fil tra equal to 2-5 °. Effect: increase the mechanical drilling speed. 3 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области бурения скважин, а именно к устройствам для бурения вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин вращательным способом.The utility model relates to the field of drilling wells, namely, devices for drilling vertical, deviated and horizontal wells in a rotational manner.

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.Known column ejector (SU No. 1314006, IPC E21B 21/00, published 05/30/1987) containing a hammer, an ejector with a central channel, an intermediate adapter, core and slurry pipes and rock cutting tools. This projectile, due to design features, provides high-quality cleaning of the bottom of the sludge, which leads to an increase in operating speed and the amount of penetration per flight.

Общими признаками заявляемого устройства с аналогом являются: эжектор с центральным каналом и породоразрушающий инструмент.Common signs of the claimed device with an analogue are: an ejector with a central channel and a rock cutting tool.

Недостаток аналога заключается в том, что область его применения ограничивается операцией по отбору керна и не предусмотрена возможность использовать совместную работу с винтовым забойным двигателем или его аналогом.The disadvantage of the analogue is that its scope is limited to the coring operation and the possibility of using joint work with a downhole screw motor or its analogue is not provided.

Известен также наддолотный эжекторный гидронасос (SU №1736345, МПК F04A 5/10, Е21В 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.Also known is a suprabital ejector hydraulic pump (SU No. 1736345, IPC F04A 5/10, ЕВВ 21/00, published 09.11.1992), comprising a housing with a central vertical channel for supplying at least three active nozzles evenly spaced to the circumference of the flushing fluid around the central channel and communicating with it by means of supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, which are in communication with the lower end part of the housing by means of through connecting channels. The supply channels are made rectilinear, the axis of the mixing chambers are located at an angle of 13-20 ° to the axis of the vertical channel.

Общими признаками заявляемого устройства с аналогом являются: струйный насос и породоразрушающий инструмент.Common features of the claimed device with an analogue are: a jet pump and a rock cutting tool.

Недостатком данного устройства является то, что в нем не предусмотрена возможность использования винтовых забойных двигателей, отсутствует фильтр в канале инжекции, ограничивающий попадание шлама в струйный насос.The disadvantage of this device is that it does not provide for the possibility of using downhole screw motors, there is no filter in the injection channel that limits the ingress of sludge into the jet pump.

В качестве прототипа принято устройство для бурения скважин (Султанов Б.З. Управление устойчивостью и динамикой бурильной колонны., М.: Недра, 1991, с. 114-115), которое включает струйный насос, размещенный в скважине над долотом, и позволяет улучшить качество очистки забоя за счет увеличения количества жидкости, подводимой к забою, без увеличения подачи бурового насоса.As a prototype, a device for drilling wells was adopted (Sultanov B.Z. Stability control and drill string dynamics., M .: Nedra, 1991, p. 114-115), which includes a jet pump located in the well above the bit, and allows to improve quality of bottomhole cleaning by increasing the amount of fluid supplied to the bottom without increasing the flow of the mud pump.

Общими признаками заявляемого устройства с прототипом является наличие породоразрушающего инструмента и струйного насоса, размещенного над породоразрушающим инструментом, капал инжекции струйного насоса сообщен с затрубным пространством.Common signs of the claimed device with the prototype is the presence of a rock cutting tool and a jet pump, placed above the rock cutting tool, dripping injection of a jet pump communicated with the annulus.

Недостатком предложенного устройства является отсутствие фильтра для ограничения попадания шлама горной породы в гидравлический канал струйного насоса, и то что не предусмотрено использование винтовых забойных двигателей.The disadvantage of the proposed device is the lack of a filter to limit the ingress of rock sludge into the hydraulic channel of the jet pump, and the fact that the use of downhole screw motors is not provided.

Задача заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности эффективного использования струйных насосов для увеличения мощности винтовых забойных двигателей, и для интенсификации промывки забоя скважины с помощью гидромониторного эффекта.The objective of the claimed utility model is to enable efficient use of jet pumps to increase the power of downhole screw motors, and to intensify flushing of the bottom of the well with the help of a hydraulic monitor effect.

Технический результат полезной модели заключается в увеличении интенсивности промывки забоя скважины, и как результат увеличение механической скорости бурения.The technical result of the utility model is to increase the intensity of washing the bottom of the well, and as a result, an increase in the mechanical drilling speed.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для бурения скважин, содержащее струйный насос, состоящий из рабочей насадки, камеры смешения и диффузора, размещенный над винтовым забойным двигателем, породоразрушающий инструмент с гидромониторными насадками, согласно полезной модели, между попродоразрущающим инструментом и струйным насосом дополнительно установлен винтовой забойный двигатель, в канале инжекции струйного насоса дополнительно размещен конусообразный фильтр с расширением конуса вдоль восходящего потока от забоя скважины, причем угол наклона боковых плоскостей конусообразного фильтра равен 2-5°.The specified technical result is achieved by the fact that the device for drilling wells, comprising a jet pump, consisting of a working nozzle, a mixing chamber and a diffuser, located above the downhole screw motor, a rock cutting tool with hydraulic nozzles, according to a utility model, is additionally installed between the blasting tool and the jet pump downhole screw motor; in the injection channel of the jet pump, a cone-shaped filter with an expansion of the cone along the ascending current from the bottom of the well, and the angle of inclination of the lateral planes of the conical filter is 2-5 °.

Конусообразный фильтр содержит, по меньшей мере, три концентрические сетки.A cone-shaped filter contains at least three concentric grids.

Размер ячеек внешней сетки конусообразного фильтра равен размеру минимальной частицы разбуренного шлама, а размеры ячеек второй и последующей сеток должны быть меньше размера твердых частиц, которые не нарушат работу винтового забойного двигателя.The mesh size of the outer mesh of the cone-shaped filter is equal to the size of the minimum particle of the drilled sludge, and the mesh size of the second and subsequent mesh should be smaller than the size of the solid particles that will not interfere with the operation of the downhole screw motor.

Свободное пространство между концентрическими сетками конусообразного фильтра заполнено войлоком.The free space between the concentric grids of the cone-shaped filter is filled with felt.

Отличием заявляемого устройства от прототипа является наличие фильтрующего устройства в канале инжекции струйного насоса, и то, что усиленный поток от струйного насоса подается в винтовой забойный двигатель, дальше на гидромониторные насадки породоразрушающего инструмента.The difference between the claimed device and the prototype is the presence of a filter device in the injection channel of the jet pump, and the fact that the amplified flow from the jet pump is supplied to the downhole screw motor, then to the hydraulic nozzles of the rock cutting tool.

Поставленная задача решается за счет использования компоновки низа бурильной колонны с последовательным соединением струйного насоса, винтового забойного двигателя и гидромониторного долота, которое размещено на забое скважины. Устройство отличается тем, что в канале инжекции струйного насоса размещен конусообразный фильтр для фильтрации инжектируемой жидкости от шлама. Угол наклона боковых плоскостей конусообразного фильтра равен 2-5°, расширение конуса вдоль восходящего потока от забоя скважины. Фильтр состоит из нескольких концентрических сеток (минимально три), причем, размер ячеек внешней сетки равен размеру минимальной частицы разбуренного шлама. Размер ячеек внутренней сетки должен быть меньше допустимого технической характеристикой винтового забойного двигателя размера частиц для безотказной работы статора винтового забойного двигателя. Пространство между сетками заполняется войлоком (Войлок ПФ 10 ГОСТ 6308-71 или аналог) для тонкой очистки инжектируемой жидкости от шлама.The problem is solved by using the layout of the bottom of the drill string with a serial connection of a jet pump, a downhole screw motor and a hydraulic monitor bit, which is located on the bottom of the well. The device is characterized in that a cone-shaped filter is placed in the injection channel of the jet pump to filter the injected liquid from the sludge. The angle of inclination of the lateral planes of the conical filter is 2-5 °, the expansion of the cone along the upstream from the bottom of the well. The filter consists of several concentric grids (at least three), moreover, the size of the cells of the external grid is equal to the size of the minimum particle of drilled sludge. The mesh size of the internal mesh must be less than the particle size allowed by the technical specification of the downhole motor for the failure-free operation of the stator of the downhole motor. The space between the nets is filled with felt (Felt PF 10 GOST 6308-71 or equivalent) for fine cleaning of the injected liquid from sludge.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. изображена принципиальная схема компоновки низа бурильной колонны с использованием струйного насоса с размещенным в канале инжекции фильтрующим узлом.A utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. a schematic diagram of the layout of the bottom of the drill string using a jet pump with a filter unit located in the injection channel is shown.

Струйный насос 1, который состоит из рабочей насадки 2, камеры смешения 3 и диффузора 4, установлен над винтовым забойным двигателем 5, и над гидромониторным долотом 6. Рабочая насадка 2 струйного насоса 1 сообщена с каналом бурильных труб 7. С помощью винтового забойного двигателя 5 вращается гидромониторное долото 6, которое разбуривает забой скважины 8. В струйном насосе предусмотрены радиальные каналы 9 для инжекции жидкости из затрубного пространства 10, где выбуренный на забое 8 шлам отделяется от жидкости с помощью фильтра 11.The jet pump 1, which consists of a working nozzle 2, a mixing chamber 3 and a diffuser 4, is installed above the downhole screw motor 5, and above the hydraulic bit 6. The working nozzle 2 of the jet pump 1 is in communication with the channel of the drill pipe 7. Using a screw downhole motor 5 the hydro-monitor bit 6 rotates, which drills the bottom of the well 8. In the jet pump, radial channels 9 are provided for injecting liquid from the annulus 10, where the cuttings drilled at the bottom 8 are separated from the liquid using the filter 11.

Устройство для бурения скважин работает следующим образом.A device for drilling wells works as follows.

Промывочная жидкость через бурильную колонну 7 поступает в рабочую насадку 2, проходит через камеру смешивания 3 и диффузор 4, и поступает на винтовой забойный двигатель 5, далее до гидромониторного долота 6 на забой скважины 8. Рабочий поток из рабочей насадки 2 создает разрежение, которое инжектует жидкость с затрубного пространства 10 через радиальный канал 9, инжектируемая жидкость фильтруется от шлама с помощью фильтра 11 (шлам удаляется восходящим потоком затрубного пространства к устью скважины), за счет чего увеличивается частота вращения шпинделя винтового забойного двигателя 5, и интенсифицируется промывка забоя скважины 8.The flushing fluid through the drill string 7 enters the working nozzle 2, passes through the mixing chamber 3 and the diffuser 4, and enters the downhole motor 5, then to the hydraulic monitor bit 6 to the bottom of the well 8. The working flow from the working nozzle 2 creates a vacuum that injects the fluid from the annulus 10 through the radial channel 9, the injected fluid is filtered from the sludge using a filter 11 (the sludge is removed by an upward flow of the annulus to the wellhead), thereby increasing the frequency of rotation Ia spindle screw downhole motor 5 and intensifies washing downhole 8.

Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении механической скорости бурения скважин за счет более интенсивной промывки скважины, большей удельной нагрузки долота на забой скважины, создаваемой винтовым забойным двигателем благодаря использованию струйного насоса.Thus, the technical result is achieved, which consists in increasing the mechanical drilling speed of the wells due to more intensive flushing of the well, a greater specific load of the bit on the bottom of the well created by the downhole motor due to the use of a jet pump.

Claims

1. A device for drilling wells, comprising a jet pump, consisting of a working nozzle, a mixing chamber and a diffuser, a rock cutting tool with hydraulic nozzles, characterized in that a downhole motor is additionally installed between the rock cutting tool and the jet pump, and an additional pump is located in the injection channel of the jet pump a cone-shaped filter with the expansion of the cone along the upstream from the bottom of the well, and the angle of inclination of the lateral planes of the cone-shaped filter is 2-5 °.

2. A device for drilling wells according to claim 1, characterized in that the cone-shaped filter contains at least three concentric grids.

3. A device for drilling wells according to claim 1, characterized in that the cell size of the external mesh of the cone-shaped filter is equal to the size of the minimum particle of the drilled slurry, and the cell size of the second and subsequent mesh should be smaller than the size of the solid particles that will not interfere with the operation of the downhole screw motor.

4. A device for drilling wells according to claim 1, characterized in that the free space between the concentric grids of the cone-shaped filter is filled with felt.