RU2029046C1

RU2029046C1 - Device for well drilling

Info

Publication number: RU2029046C1
Application number: SU914921988A
Authority: RU
Inventors: Ж.К. Оспанов; Б.Ж. Джуламанов; К.Н. Ибрашев; В.А. Окснер; В.И. Либерман; В.В. Захаров
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1995-02-20

Abstract

FIELD: well drilling for oil and gas. SUBSTANCE: device for well drilling has hydraulic motor with turbine and spindle sections. Spindle section has pump unit with pump impeller mounted on shaft end. Return channels are installed in body. Attached to shaft end is ejector nozzle. Body through sub is threaded with drill bit. Body of spindle section above return channels have holes. Space between nozzle and bit form diffuser chamber. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин. The invention relates to drilling equipment and can be used for drilling deep oil and gas wells.

Известно устройство для бурения скважин роторным способом, включающее долото и корпус [1]. Очистка забоя от шлама осуществляется прямой промывкой путем прокачки промывочной жидкости через колонну бурильных труб, корпус и долота. A device for drilling wells using the rotary method, including a bit and a housing [1]. The bottom hole is cleaned from sludge by direct flushing by pumping flushing fluid through the drill pipe string, casing and chisels.

Недостаток известного устройства - неудовлетворительная очистка забоя от шлама в связи с ограниченным расходом промывочной жидкости. Увеличение расхода промывочной жидкости приводит к увеличению энергозатрат и гидравлических потерь, а также не всегда желательно по геологическим условиям. A disadvantage of the known device is the unsatisfactory cleaning of the bottom of the sludge due to the limited flow of flushing fluid. An increase in the flow rate of flushing fluid leads to an increase in energy consumption and hydraulic losses, and is also not always desirable due to geological conditions.

Известно также устройство для бурения скважин с гидравлическим забойным двигателем - секционным трубобуром, применяемое при бурении. Устройство является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принято за прототип [2]. There is also known a device for drilling wells with a hydraulic downhole motor - sectional pipe drill, used in drilling. The device is the closest to the claimed technical solution and taken as a prototype [2].

Опыт турбинного бурения показывает, что наибольшие трудности связаны с очисткой забоя и призабойной зоны от шлама. Вынос шлама на поверхность обычно не вызывает осложнений. Количество промывочной жидкости имеет большое значение для очистки призабойной зоны. В неудовлетворительной очистке забоя от шлама и заключается основной недостаток бурения гидравлическими забойными двигателями. При турбинном способе бурения расход промывочной жидкости определяется только параметрами турбобура и практически увеличить расход промывочной жидкости при работе не возможно. The experience of turbine drilling shows that the greatest difficulties are associated with the cleaning of the bottom and bottomhole zone from sludge. Removal of sludge to the surface usually does not cause complications. The amount of flushing fluid is of great importance for cleaning the bottom-hole zone. The unsatisfactory cleaning of the bottom of the sludge is the main disadvantage of drilling with hydraulic downhole motors. With the turbine method of drilling, the flow rate of flushing fluid is determined only by the parameters of the turbodrill and it is practically not possible to practically increase the flow rate of flushing fluid during operation.

Цель изобретения - увеличение проходки за рейс и механической скорости бурения за счет улучшения очистки забоя от шлама. The purpose of the invention is to increase the penetration per flight and the mechanical drilling speed by improving the cleaning of the bottom of the slurry.

Указанная цель достигается за счет того, что устройство для бурения скважин, включающее гидравлический забойный двигатель, состоящий из турбинной и шпиндельной секций, снабжено рабочими колесами насоса, установленными на нижнем конце вала шпиндельной секции, направляющими аппаратами насоса, установленными в корпусе шпиндельной секции, и эжекторным насадком, установленным на валу шпиндельной секции. В корпусе шпиндельной секции выше направляющих аппаратов насоса выполнены отверстия, а на его конце - резьба для присоединения долота. This goal is achieved due to the fact that the device for drilling wells, including a hydraulic downhole motor, consisting of a turbine and spindle sections, is equipped with pump impellers mounted on the lower end of the shaft of the spindle section, pump guides installed in the housing of the spindle section, and ejector nozzle mounted on the shaft of the spindle section. In the housing of the spindle section above the guide vanes of the pump holes are made, and at its end there is a thread for connecting the bit.

Техническое преимущество предлагаемого устройства для бурения скважин по сравнению с прототипом заключается в том, что оно имеет насосный блок для увеличения количества промывной жидкости, циркулирующей в призабойной зоне. Общественно-полезное преимущество состоит в том, что за счет увеличения интенсивности циркуляции промывочной жидкости в призабойной зоне улучшается вынос шлама с забоя и вследствие этого повышается проходка за рейс и механическая скорость бурения. The technical advantage of the proposed device for drilling wells in comparison with the prototype lies in the fact that it has a pump unit for increasing the amount of flushing fluid circulating in the bottomhole zone. A socially beneficial advantage is that by increasing the intensity of circulation of the flushing fluid in the bottomhole zone, the removal of sludge from the bottom improves, and as a result, the penetration per flight and the mechanical drilling speed are increased.

Известны буровые устройства, состоящие из секционного турбобура, снабженного рабочими колесами, установленными на нижнем конце вала шпинделя, направляющими аппаратами насоса, установленными в корпусе шпинделя, и эжекторным насадком на валу шпинделя, и при этом в корпусе шпинделя выше направляющих аппаратов насоса имеются отверстия, а на его конце - резьба для присоединения долота, что свидетельствует о соответствии предложения критерию "существенные отличия". Known drilling devices consisting of a sectional turbo-drill equipped with impellers mounted on the lower end of the spindle shaft, pump guides installed in the spindle body, and an ejector nozzle on the spindle shaft, and there are holes in the spindle body above the pump guides, and at its end there is a thread for joining a bit, which indicates that the proposal meets the criterion of "significant differences".

На чертеже изображено устройство для бурения скважин, общий вид. The drawing shows a device for drilling wells, a General view.

Устройство для бурения скважин состоит из переводника 1, корпуса 2 турбинной секции, вала 3 турбинной секции, гайки 4, комплектов радиальной опоры 5, роторов 6, статоров 7, переводника 8, соединяющего корпуса 2 турбинной секции с корпусом 9 шпиндельной секции, верхней 10 и нижней 11 полумуфт, вала 12 шпинделя, гайки 13, комплектов осевой опоры 14 и регулировочных втулок 15. В шпиндельной секции устройства для бурения имеется насосный блок, состоящий из рабочих колес 16 насоса, установленных на конце вала 12, и направляющих аппаратов 17 насоса, установленных в корпусе 9 шпиндельной секции. На конце вала 12 закреплен сменный эжекторный насадок 18. Корпус 9 через переводник 19 соединен при помощи резьбы с долотом 20. В корпусе 9 шпиндельной секции выше направляющих аппаратов насоса 17 выполнены отверстия 21. Полость между насадком 18 и долотом 20 образует диффузорную камеру 22. The device for drilling wells consists of a sub 1, a casing 2 of the turbine section, a shaft 3 of the turbine section, a nut 4, sets of radial bearings 5, rotors 6, stators 7, a sub 8 connecting the casing 2 of the turbine section with the casing 9 of the spindle section, the upper 10 and bottom 11 of the coupling halves, spindle shaft 12, nut 13, sets of axial support 14 and adjustment sleeves 15. In the spindle section of the drilling device there is a pump unit consisting of pump impellers 16 mounted on the end of the shaft 12, and pump guides 17 installedin the housing 9 of the spindle section. At the end of the shaft 12, a replaceable ejector nozzle 18 is fixed. The housing 9 is connected via a threaded conduit 19 to the bit 20. In the housing 9 of the spindle section above the guide vanes of the pump 17 holes 21 are made. The cavity between the nozzle 18 and the bit 20 forms a diffuser chamber 22.

Работа устройства для бурения скважин осуществляется следующим образом. The operation of the device for drilling is as follows.

На колонне бурильных труб устройство опускают на забой скважины. С поверхности по бурильным трубам подают промывочную жидкость, которая, попадая в турбинную секцию турбобура, приводит во вращение его валы 3 и 12. Через отверстия в нижней полумуфте 11 жидкость протекает внутри вала 12 шпинделя и через эжекторный насадок 18 и долото 20 поступает на забой. Вытекая из-под долота 20, основной поток жидкости очищает забой скважин от выбуренной породы и по кольцевому пространству восходящим потоком выносится на поверхность. On the drill pipe string, the device is lowered to the bottom of the well. Flushing fluid is supplied from the surface through the drill pipes, which, falling into the turbine section of the turbodrill, rotates its shafts 3 and 12. Through holes in the lower coupling half 11, fluid flows inside the spindle shaft 12 and through the ejector nozzles 18 and bit 20 enters the face. Emerging from under the bit 20, the main fluid stream cleans the bottom of the wells from the cuttings and is carried upward through the annular space to the surface.

Насосный блок, установленный в шпиндельной секции устройства, создает дополнительный поток жидкости, образующий местную циркуляцию в призабойной зоне, которая способствует улучшению очистки забоя от шлама. Часть промывочной жидкости из кольцевого пространства через отверстия 21 в корпусе 9 шпиндельной секции попадает в насосный блок, где размещены рабочие колеса 16 и направляющие аппараты 17 насоса. Рабочие колеса 16 насоса, установленные на нижнем конце вращающегося вала 12 шпинделя, создают дополнительный поток промывочной жидкости, который перемещается вниз вдоль оси устройства. Дополнительный поток жидкости после выхода из насосного блока проходит между переводником 19 и вращающимся валом 12 шпинделя, попадает в диффузорную камеру 22, где соединяется с основным потоком жидкости, нагнетаемой с поверхности буровым насосом. Основной поток жидкости, вытекаемый из эжекторного насадка 18 направленной струей, создает разряжение в диффузоре 22 и засасывает жидкость, поступающую из насосного блока. The pump unit, installed in the spindle section of the device, creates an additional fluid flow, forming local circulation in the bottomhole zone, which helps to improve the cleaning of the bottom of the sludge. Part of the flushing fluid from the annular space through the holes 21 in the housing 9 of the spindle section enters the pump unit, where the impellers 16 and the guide vanes 17 of the pump are located. The impellers 16 of the pump mounted on the lower end of the rotating shaft 12 of the spindle, create an additional flow of flushing fluid, which moves down along the axis of the device. An additional fluid stream after exiting the pumping unit passes between the sub 19 and the rotating shaft 12 of the spindle, enters the diffuser chamber 22, where it is connected to the main fluid stream pumped from the surface by the mud pump. The main fluid stream flowing from the ejector nozzle 18 with a directed stream creates a vacuum in the diffuser 22 and draws in the liquid coming from the pump unit.

В предлагаемом устройстве для бурения рекомендуется применять рабочие колеса 16 и направляющие аппараты 17 осевого насоса, характеризующегося малым напором и наибольшей подачей, что в наибольшей степени удовлетворяет условиям бурения глубоких скважин. In the proposed device for drilling, it is recommended to use the impellers 16 and the guiding devices 17 of the axial pump, characterized by a low pressure and the highest flow rate, which most satisfies the conditions for drilling deep wells.

Claims

DEVICE FOR DRILLING WELLS, including a hydraulic downhole motor, consisting of a turbine and spindle sections, characterized in that, in order to increase penetration per flight and the mechanical speed of drilling due to increased cleaning of the bottom from sludge, it is equipped with pump impellers mounted on the lower end spindle section shaft, pump guides installed in the spindle section housing, and an ejector nozzle mounted on the spindle section shaft, while in the spindle section housing ravlyaetsya pump apparatus provided with holes, and at its end - the thread for attaching the bit.