RU19300U1 - Наддолотный гидроэлеватор - Google Patents

Abstract

1. Наддолотный гидроэлеватор, содержащий цилиндрический корпус с равномерно расположенными по его окружности приливам, в которых размещены сопла струйных аппаратов, связанные каналами с внутренней поверхностью корпуса для подачи промывочной жидкости, размещенный на корпусе и связанный с ним уплотнительный элемент для перекрытия затрубного пространства, который выполнен в виде диска с кольцевой канавкой на его боковой поверхности, и размещенные в диске соосно соплам струйных аппаратов, смещенные друг относительно друга на 90, камеры смещения струйных аппаратов, связанные с призабойным пространством, отличающийся тем, что в теле диска, в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса, установлены с выходом в кольцевую канавку диска, смещенные относительно камер смешения струйных аппаратов на 45, вихревые насадки, которые выполнены в виде цилиндрических втулок, имеющих со стороны кольцевой канавки коническую расточку, переходящую в цилиндрический канал с глухим дном, а со стороны глухого дна на боковой поверхности вихревых насадок, по касательной к цилиндрическому каналу последних, выполнены смещенные друг относительно друга на 180, тангенциальные продольные щели для осуществления подвода промывочной жидкости из внутренней полости корпуса в вихревые насадки.2. Гидроэлеватор по п.1, отличающийся тем, что для изменения параметров струйных аппаратов, сопла последних имеют резьбовую связь с отверстиями приливов, в которых они установлены.3. Гидроэлеватор по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр диска наддолотного гидроэлеватора не превышает номинальный диаметр долота при бурении скважины, а перифер

Description

Наддолотный гидроэлеватор

Полезная модель относится к области бурения скважин и предназначена для очистки забоя от выбуренной породы в процессе циркуляции промывочной жидкости

Известен наддолотный гидроэлеватор. содержащий цилиндрический корпус с осевым каналом, струйный насос и установленный на корпусе уплотнительный элемент, на периферийной части которого выполнена кольцевая проточка, в которой размещена эластичная манжета ( см.. Авторское свидетельство SU № 1585493, Е 21 В 21/00. 1988 )

Недостатком указанного устройства является низкая надежность работы устройства, обусловленная наличием достаточно сложного по конструкции механизма принудительной деформации эластичной манжеты уплотнительного элемента, что в свою очередь снижает эффективность гидрозатвора

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому являетсянаддолотныйгиидроэлеватор,содержащий

цилиндрический корпус с равномерно расположенными по его окружности приливами, в которых размещены сопла струйных аппаратов, связанные с каналом для подачи промывочной жидкости,

МПК : Е 21 В 19/08 Е21 В 21/00

&СМ/Р С3С/

размещенный на корпусе уплотнительныи элемент в виде армированного штырями твердого сплава диска с кольцевой канавкой на боковой поверхности, и установленные в диске соосно соплам струйных аппаратов и смещенные друг относительно друга на 90° диффузоры струйных аппаратов, связанные с призабойным пространством, между которыми расположены лопасти аэродинамического профиля, причем диффузоры установлены с возможностью регулирования их перемещения относительно сопел, (см., Авторское свидетельство SU № 1276799 , Е 21 В 21/00, 1985 )

Недостатком известного гидроэлеватора является недостаточно высокая надежность уплотнения между стенкой скважины и внешней поверхностью устройства за счет наличия гидравлической связи между кольцевой канавкой уплотнительного диска и полостью диффузора, что уменьшает эффективность гидрозатвора, выполняющего функции разделителя зон высокого и пониженного давления и, как следствие, снижает степень очистки забоя от выбуренной породы.

Кроме того, наличие лопастей аэродинамического профиля усложняет конструкцию устройства.

В основу настоящей полезной модели положена задача создания наддолотного гидроэлеватора, конструктивные особенности которого обеспечивают повышение надежности гидрозатвора между между стенкой скважины и уплогнительным элементом гидроэлеватора за счет одновременного формирования в процессе снижения гидродинамического давления на забое кольматированного пристенного участка ствола скважины и создания кольцевого гидрозатвора, следствием чего является повышение степени очистки забоя от выбуренной породы при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная задача решается предлагаемым наддолотным гидроэлеватором, содержащим цилиндрический корпус с равномерно расположенными по его окружности приливами, в которых размещены сопла струйных аппаратов, связанные каналами с внутренней полостью корпуса для подачи промывочной жидкости, размещенный на корпусе и связанный с ним уплотнительный элемент для перекрытия затрубного пространства, который выполнен в виде диска с кольцевой канавкой на его боковой поверхности, и размещенные в диске соосно соплам струйных аппратов смешения друг относительно друга на 90°, камеры смешения струйных аппаратов, связанные с призабойным пространством, в котором согласно полезной модели в геле диска, в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса, установлены с выходом в кольцевую канавку диска, смещенные относительно камер смешения струйных аппаратов на 45°, вихревые насадки, которые выполнены в виде цилиндрических втулок, имеющих со стороны кольцевой канавки коническую расточку, переходящую в цилиндрический канал с глухим дном, а со стороны глухого дна на боковой поверхности вихревых насадок, по касательной к цилиндрическому каналу последних, выполнены смещенные друг относительно друга на 180°, тангенциальные продольные щели для осуществления подвода промывочной жидкости из внутренней полости корпуса в вихревые насадки.

В предпочтительном варианте для изменения параметров струйных аппаратов, сопла последних имеют резьбовую связь с отверстиями приливов, в которых они установлены.

Целесообразно, чтобы наружный диаметр диска наддолотного гидроэлеватора не превышал номинального диаметра долота при

бурении скважины, а периферийная боковая поверхность диска была армирована твердосплавным материалом.

В дальнейшем полезная модель поясняется описанием конкретного варианта его и сопровождающими чертежами, на которых:

на фиг, 1 представлен наддолотный гидроэлеватор,

на фиг. 2 - сечение по Б - Б на фиг. 1.

на фиг. 3 - показана вихревая насадка.

на фиг. 4 - сечение по А - А на фиг. 3.

Наддолотный гидроэлеватор состоит из цилиндричекого корпуса 1 с присоединительными резьбами на обоих концах и с равномерно расположенными по его окружности приливами 1, в которых размещены сопла 3 струйных аппаратов, камеры смешения 4 которых установлены соосно соплам 3 в уплотнительном элементе для перекрытия затрубного пространства, выполненным в виде диска 5 с кольцевой канавкой 6 на его боковой поверхности. Диск 5 жестко закреплен на корпусе 1. Сопла 3 струйных аппаратов связаны каналами 7 с внутренней полостью 8 корпуса 1 для подачи промывочной жидкости, а камеры смешения установлены со смещением друг относительно друга на 90°. В теле диска 5, в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса 1, установлены с выходом в кольцевую канавку 6 диска 5, смещенные относительно камер смешения 4 струйных аппаратов на 45°, вихревые насадки 9.Последние выполнены в виде цилиндрических втулок 10, имеющих со стороны кольцевой канавки 6, коническую расточку 11, переходящую в цилиндрический канал 12 с глухим дном 13. Со стороны глухого дна 13 на боковой поверхности вихревых насадок 9, по касательной к цилиндрическому каналу последних, выполнены смещенные друг относительно друга на 180°,

te&/rf№/

тангенциальные продольные щели 14 для осуществления подвода промывочной жидкости из внутренней полости корпуса в вихревые насадки 9.

Для изменения параметров струйных аппаратов, сопла 3 имеют резьбовую связь 15 с отверстиями приливов 2. Обеспечение достаточной износостойкости диска 5 может быть обеспечено за счет армирования твердосплавным материалом 16 его периферийной боковой поверхности

Для включения наддолотного гидроэлеватора в компоновку бурильной колонны и обеспечения рабочих условий бурения наружный диаметр диска 6 не должен превышать номинальный дааметр долота.

На фиг. 1 введены следующие дополнительные обозначения: стенка скважины - позиция 17, зоны высокого и низкого давления соответственно « А и «. В .

Наддолотный гидроэлватор работает следующим образом.

Перед спуском в скважину осуществляют регулировку струйного аппарата перемещением сопел 3 вверх и вниз по резьбе, устанавливая оптимальное расстояние от сопел 3 до камер смещения 4. Размеры отверстий в соплах 3 и камерах смешения 4 выбираются предварительно в зависимости от характеристики скважины (глубины бурения, расхода промывочной жидкости и т.п.).

После индивидуальной регулировки струйных аппаратов, устанавливают вихревые насадки, диаметр цилиндрического канала и размеры щелей которых выбирают на основании предварительных расчетов.

бурения часть промывочной жидкости из внутренней полости 8 устройства поступает к долоту ( на чертеже не показано ) в зону разрушения породы, часть через тангенциальные продольные щели 14 к вихревым насадкам 9 и часть по каналам 7 к соплам 3 струйных аппаратов. В месте входа струй промывочной жидкости от сопел 3 в камеры смешения 4 создается зона В пониженного давления, которая обеспечивает движение промывочной жидкости и выбуренной породы с забоя, с последующим напорным движением из камер смешения 4 в зону А высокого давления и далее по затрубному пространству к устью скважины.

Таким образом за счет работы струйных аппаратов снижается гидродинамическое давление в зоне работы долота и, как следствие, выбуренная порода быстрее удаляется в зону « А над уплотнительным элементом 5.

При прокачивании через насадки 9 промывочной жидкости с определенной скоростью ( в зависимости от глубины - на глубине 500 м - 90-95м/с; 3000м - 240-255 м/с ), в потоке формируются волновые процессы, которые вызывают кольматирование пристенного участка и дипергирование глинистых частиц, т.е. вихревые насадки работают в режиме псевдогидроакустического генератора. Отработанная в насадке 9 промывочная жидкость образует посредством канавки 6 на диске 5 кольцевой гидродинамический затвор, создавая тем самым уплотнение между стенкой скважины 17 и диском 5

Таким образом, часть жидкости, поступившая в вихревые насадки 9, являясь жидкостью высокого давления, осуществляет одновременно кольматацию стенок скважины и создает гидродинамический затвор между кольцевой канавкой 6 диска 5 и

стенкой скважины 17, обеспечивая разделение зоны высокого давления ( зона А ) и зоны низкого давления ( зона В).

Кроме того, кольцевая канавка 3 на диске 5 обеспечивает устойчивость гидродинамического затвора относительно оси скважины. Необходимый перепад давления между зонами А и В для каждого типоразмера наддолотного гидроэлеватора варьируется соотношениями выбранных диаметров вихревых насадок 9, сопел 3 и камер смешения 4.

При спуско - подъемных операциях гидроэлеватор не создает дополнительных помех, т.к. обеспечивает промывочной жидкости возможность свободного перетекания из - под долота и через каналы внутри долота.

Применение вихревых насадок в сочетании со струнными аппаратами обеспечивает кольматацию стенок скважины и надежный кольцевой гидрозатвор между стенкой скважины и гидроэлеватором. Создание кольцевого гидрозатвора обеспечивает, в свою очередь, улучшение условий снижения гидродинамического давления на забое, что повышает степень очистки забоя от выбуренной породы.

Claims (3)

1. Наддолотный гидроэлеватор, содержащий цилиндрический корпус с равномерно расположенными по его окружности приливам, в которых размещены сопла струйных аппаратов, связанные каналами с внутренней поверхностью корпуса для подачи промывочной жидкости, размещенный на корпусе и связанный с ним уплотнительный элемент для перекрытия затрубного пространства, который выполнен в виде диска с кольцевой канавкой на его боковой поверхности, и размещенные в диске соосно соплам струйных аппаратов, смещенные друг относительно друга на 90^o, камеры смещения струйных аппаратов, связанные с призабойным пространством, отличающийся тем, что в теле диска, в плоскости перпендикулярной продольной оси корпуса, установлены с выходом в кольцевую канавку диска, смещенные относительно камер смешения струйных аппаратов на 45^o, вихревые насадки, которые выполнены в виде цилиндрических втулок, имеющих со стороны кольцевой канавки коническую расточку, переходящую в цилиндрический канал с глухим дном, а со стороны глухого дна на боковой поверхности вихревых насадок, по касательной к цилиндрическому каналу последних, выполнены смещенные друг относительно друга на 180^o, тангенциальные продольные щели для осуществления подвода промывочной жидкости из внутренней полости корпуса в вихревые насадки.

2. Гидроэлеватор по п.1, отличающийся тем, что для изменения параметров струйных аппаратов, сопла последних имеют резьбовую связь с отверстиями приливов, в которых они установлены.

3. Гидроэлеватор по п.1, отличающийся тем, что наружный диаметр диска наддолотного гидроэлеватора не превышает номинальный диаметр долота при бурении скважины, а периферийная боковая поверхность диска армирована твердосплавным материалом.