RU2160818C1 - Gear to clean holes from mud - Google Patents

Gear to clean holes from mud Download PDF

Info

Publication number
RU2160818C1
RU2160818C1 RU99108304A RU99108304A RU2160818C1 RU 2160818 C1 RU2160818 C1 RU 2160818C1 RU 99108304 A RU99108304 A RU 99108304A RU 99108304 A RU99108304 A RU 99108304A RU 2160818 C1 RU2160818 C1 RU 2160818C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
blades
holes
centering
gear
centralizer
Prior art date
Application number
RU99108304A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л.К. Горшков
Н.И. Слюсарев
В.С. Прокопенко
Ш.Г. Мингулов
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) filed Critical Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет)
Priority to RU99108304A priority Critical patent/RU2160818C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2160818C1 publication Critical patent/RU2160818C1/en

Links

Abstract

FIELD: mining industry, equipment to flush holes drilled in prospecting for crude oil and gas. SUBSTANCE: gear to clean holes from mud includes nonrotatory drill pipes, drill bit, driving-in motor and centering mounts with blades arranged at acute angle with axis of drill pipes. Gear is fitted with turbines mounted behind centering mounts for rotation about their longitudinal axes under action of flow of flushing fluid. Outer diameter of turbine is less then outer diameter of centering mounts. Direction of blades of centering mounts along flow of flushing fluid coincides with direction of rotation of drill bit. Blades of centering mounts are directed at angle of 30-160 degrees with regard to blades of turbines. Length of each centering mount exceeds its diameter. Number of blades of each centering mount exceeds number of blades of each turbine by one. Usage of gear to clean holes from mud makes it possible to clean completely horizontal and inclined sections of shaft of hole from mud and thanks to it reduce by 30-40% time spent to fight complications and emergencies in holes and to raise labor productivity by 15- 20%. Gear can be used for drilling of any holes where mudding of circular conduit is observed. But it most efficient while drilling predominantly inclined and horizontal sections of shafts of holes for oil and gas with use of driving-in motors. EFFECT: reduced time spent to fight complications and emergencies in holes and raised labor productivity. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для промывки скважин при бурении на нефть и газ. The invention relates to mining, and in particular to devices for flushing wells while drilling for oil and gas.

Известен турбулизатор восходящего потока промывочной жидкости, который содержит установленную на бурильной колонне муфту с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильной трубы, причем лопасти расположены на верхней торцевой части муфты и выполнены одинакового диаметра с муфтой по наружной поверхности (aвторское свидетельство СССР N 1006705, кл. E 21 В 21/00, 1981). Недостатком такого устройства является низкая эффективность работы из-за необходимости вращения всей колонны бурильных труб для передачи вращающего момента от привода, установленного на поверхности, к долоту. Known upstream turbulizer of flushing fluid, which contains a sleeve mounted on a drill string with blades located at an acute angle to the axis of the drill pipe, the blades being located on the upper end of the sleeve and made of the same diameter with the sleeve on the outer surface (USSR author's certificate N 1006705, C. E 21 B 21/00, 1981). The disadvantage of this device is the low efficiency due to the need to rotate the entire string of drill pipes to transmit torque from the drive mounted on the surface to the bit.

Известна также забойная компоновка бурильной колонны, принятая за прототип, включающая невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями (Султанов Б.З., Шаммасов Н.Х. Забойные буровые машины и инструмент. - М.: Недра, 1976, с. 203). Also known is the downhole assembly of the drill string, adopted as a prototype, including non-rotating drill pipes, a chisel, a downhole motor and centralizers with blades (Sultanov B.Z., Shammasov N.Kh. Downhole drilling machines and tools. - M .: Nedra, 1976, p. 203).

Недостаток известных устройств заключается в низкой эффективности очистки скважин от шлама, так как при бурении наклонных и горизонтальных участков ствола скважины в этой зоне накапливается значительное количество бурового шлама, который постепенно оседает и заполняет область лежачей стенки, что зачастую приводит к прихватам и заклиниванию бурильных труб в скважине. A disadvantage of the known devices is the low efficiency of cleaning wells from sludge, since when drilling inclined and horizontal sections of the borehole in this zone, a significant amount of drill sludge accumulates, which gradually settles and fills the lying wall area, which often leads to sticking and jamming of drill pipes in well.

Задачей изобретения является создание устройства для очистки скважин от шлама, обеспечивающее повышение эффективности бурения скважин за счет предотвращения прихватов и заклинивания бурильных труб в скважине благодаря полному удалению шлама из наклонных и горизонтальных участков ствола. The objective of the invention is to provide a device for cleaning wells from sludge, providing improved drilling efficiency by preventing sticking and jamming of drill pipes in the well due to the complete removal of sludge from inclined and horizontal sections of the wellbore.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для очистки скважин от шлама, включающее невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб, согласно изобретению снабжено турбинами, установленными за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, причем наружный диаметр турбин меньше наружного диаметра центраторов, а направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота, лопасти центраторов направлены по отношению к лопастям турбин под углом 30-160o, длина каждого центратора больше его диаметра, а число лопастей каждого центратора на одно превышает число лопастей каждой турбины.The object is achieved in that the device for cleaning wells from cuttings, including non-rotating drill pipes, chisel, downhole motor and centralizers with blades located at an acute angle to the axis of the drill pipes, according to the invention is equipped with turbines mounted behind the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes under the action of the flow of washing liquid, the outer diameter of the turbines being smaller than the outer diameter of the centralizers, and the direction of the centralizer blades along the direction of the washing liquid it coincides with the direction of rotation of the bit, the blades of the centralizers are directed relative to the blades of the turbines at an angle of 30-160 o , the length of each centralizer is greater than its diameter, and the number of blades of each centralizer is one greater than the number of blades of each turbine.

Именно заявленное наличие турбин, установленных за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, а также то, что наружный диаметр турбин меньше наружного диаметра центраторов, обеспечивают принудительное механическое перемешивание промывочной жидкости с одновременным приданием потоку вращательно-поступательного движения и периодическим изменением угла закручивания потока и тем самым решение поставленной задачи. It is the declared presence of turbines installed behind the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes under the influence of the flow of flushing fluid, and the fact that the outer diameter of the turbines is smaller than the outer diameter of the centralizers, provide forced mechanical mixing of the flushing fluid while simultaneously giving the flow a rotational-translational motion and periodic changing the swirl angle of the flow and thereby solving the problem.

Сравнение заявленного технического решения с прототипом позволило установить соответствие его критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, поэтому оно обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия". Comparison of the claimed technical solution with the prototype made it possible to establish compliance with its criterion of "novelty." In the study of other well-known technical solutions in this technical field, signs that distinguish the claimed invention from the prototype were not identified, therefore, it provides the claimed technical solution according to the criterion of "significant differences".

Существенными признаками для предотвращения образования застойных зон и оседания шлама при этом являются следующие: наличие бурильных труб, центраторов с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб, турбин, установленных за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, с наружным диаметром турбин меньше наружного диаметра центраторов и направлением лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости, совпадающим с направлением вращения долота, с лопастями центраторов, направленных по отношению к лопастям турбин под углом 30-160o, причем длина каждого центратора больше его диаметра, а число лопастей каждого центратора на одно превышает число лопастей каждой турбины.The essential features for preventing the formation of stagnant zones and sludge settling are the following: the presence of drill pipes, centralizers with blades located at an acute angle to the axis of the drill pipes, turbines installed behind the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes under the action of the flow of drilling fluid, with the outer diameter of the turbines smaller than the outer diameter of the centralizers and the direction of the centralizer blades along the direction of the washing fluid, coinciding with the direction of rotation of the bit , with the blades of the centralizers directed in relation to the blades of the turbines at an angle of 30-160 o , and the length of each centralizer is greater than its diameter, and the number of blades of each centralizer is one greater than the number of blades of each turbine.

Отличительными признаками являются наличие турбин, установленных над центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей, то, что наружный диаметр турбин меньше наружного диаметра центраторов, а направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота, лопасти центраторов направлены по отношению к лопастям турбин под углом 30-160o, длина каждого центратора больше его диаметра, а число лопастей каждого центратора на одно превышает число лопастей каждой турбины.Distinctive features are the presence of turbines mounted above the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes, the fact that the outer diameter of the turbines is smaller than the outer diameter of the centralizers, and the direction of the centralizer blades along the direction of the washing fluid coincides with the direction of rotation of the bit, the centralizer blades are directed relative to the blades turbines at an angle of 30-160 o , the length of each centralizer is greater than its diameter, and the number of blades of each centralizer is one greater than the number of blades of each turbine.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется нижеследующим описанием и прилагаемым к нему чертежом, где показан общий вид устройства. The essence of the invention is illustrated by the following description and the accompanying drawing, which shows a General view of the device.

Устройство для очистки скважин от шлама содержит долото 1, присоединенное к забойному двигателю 2 и невращающиеся бурильные трубы 3 с расположенными на них лопастными центраторами 4 и турбинами 5, установленными над центраторами 4 с возможностью вращения вокруг своих продольных осей, причем наружный диаметр dт турбин 5 меньше наружного диаметра dц центраторов 4, равного диаметру Dскв скважины 6, а лопасти центраторов направлены по отношению к лопастям турбин под углом, равным 30-160o.A device for cleaning wells from sludge contains a bit 1 attached to the downhole motor 2 and non-rotating drill pipes 3 with blade centralizers 4 and turbines 5 located on them, mounted above the centralizers 4 with the possibility of rotation around their longitudinal axes, the outer diameter d t of the turbines 5 smaller than the outer diameter d 4 n centralizers equal to the diameter d of the well borehole 6 and centralizers blade directed towards the turbine blades at an angle of 30-160 o.

Устройство для очистки скважин от шлама реализовано следующим образом. В процессе бурения за счет работы забойного двигателя 2 происходит разрушение горной породы на забое скважины долотом 1. Образующийся шлам потоком промывочной жидкости транспортируется по зазору между наружной поверхностью невращающихся бурильных труб 3 и стенками скважины 6 на поверхность. При выходе из зазора между наружной поверхностью забойного двигателя 2 и стенками скважины 6 поток промывочной жидкости, обогащенный шламом, проходит через лопасти центратора 4 и попадает на турбины 5, которые за счет энергии потока начинают вращаться вокруг своих продольных осей и механически перемешивают промывочную жидкость, одновременно закручивают поток и придают ему вращательно-поступательное движение, что предотвращает образование застойных зон и оседание шлама в зазорах и способствует его полному удалению на поверхность. Для оптимального направления потока промывочной жидкости на лопасти турбин, направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота, а лопасти центраторов направлены по отношению к лопастям турбин под углом, равным 30-160o. Благодаря этому периодически при прохождении каждого центратора и турбины происходит изменение угла закручивания потока, что также способствует лучшей очистке скважины от шлама.A device for cleaning wells from sludge is implemented as follows. In the process of drilling due to the operation of the downhole motor 2, rock is destroyed at the bottom of the well with bit 1. The resulting slurry is flushed by the flow of flushing fluid along the gap between the outer surface of the non-rotating drill pipes 3 and the walls of the well 6 to the surface. When leaving the gap between the outer surface of the downhole motor 2 and the walls of the borehole 6, the flow of flushing fluid enriched with sludge passes through the blades of the centralizer 4 and enters the turbines 5, which, due to the flow energy, begin to rotate around their longitudinal axes and mechanically mix the flushing fluid, simultaneously they twist the flow and give it a rotational-translational motion, which prevents the formation of stagnant zones and the settling of sludge in the gaps and contributes to its complete removal to the surface. For the optimal direction of the flow of washing fluid to the turbine blades, the direction of the centralizer blades along the direction of the washing fluid coincides with the direction of rotation of the bit, and the centralizer blades are directed relative to the turbine blades at an angle equal to 30-160 o . Due to this, periodically during the passage of each centralizer and turbine, a change in the swirl angle of the flow occurs, which also contributes to better cleaning of the well from sludge.

Свободное вращение турбины 5 обеспечивается также тем, что ее наружный диаметр dт меньше наружного диаметра dц центратора 4, равного диаметру скважины Dскв. При этом для лучшего формирования потока и стабильного вращения турбин, длина каждого центратора lц больше его диаметра dц, а число лопастей каждого центратора на одно превышает число лопастей каждой турбины.The free rotation of the turbine 5 is also ensured by the fact that its outer diameter d t is less than the outer diameter d c of the centralizer 4, equal to the diameter of the borehole D well . Moreover, for a better flow of formation and stability of rotation turbine, the length of each centralizer l n greater than its diameter d p, and the number of blades per each centralizer blades exceeds the number of each turbine.

Использование предлагаемого устройства для очистки скважин от шлама позволяет по сравнению с существующими устройствами полностью очистить горизонтальные и наклонные участки ствола скважины от шлама, за счет чего на 30-40% снизить затраты времени на борьбу с осложнениями и авариями в скважинах и на 15-20% повысить производительность труда. The use of the proposed device for cleaning wells from sludge allows, in comparison with existing devices, to completely clean horizontal and inclined sections of the wellbore from sludge, thereby reducing the time spent on dealing with complications and accidents in wells by 30-40% and 15-20% to increase labor productivity.

Предлагаемое устройство может быть реализовано при бурении любых скважин, где наблюдается зашламование кольцевого канала, однако использование наиболее эффективно при бурении на нефть и газ забойными двигателями преимущественно наклонных и горизонтальных участков стволов скважин. Устройство для очистки скважин от шлама может быть изготовлено на любом металлообрабатывающем предприятии. The proposed device can be implemented during the drilling of any wells where the annular channel is blocked, however, the use is most effective when drilling for oil and gas with downhole motors of predominantly inclined and horizontal sections of well bores. A device for cleaning wells from sludge can be manufactured at any metal processing plant.

Claims (3)

1. Устройство для очистки скважин от шлама, включающее невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб, отличающееся тем, что оно снабжено турбинами, установленными за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, причем наружный диаметр турбин меньше наружного диаметра центраторов, а направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота. 1. A device for cleaning wells from sludge, including non-rotating drill pipes, a bit, a downhole motor and centralizers with blades located at an acute angle to the axis of the drill pipes, characterized in that it is equipped with turbines mounted behind the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes under the influence of the flow of washing liquid, the outer diameter of the turbines being smaller than the outer diameter of the centralizers, and the direction of the centralizer blades along the direction of the washing liquid coincides with the direction of rotation niya bits. 2. Устройство для очистки скважин от шлама по п.1, отличающееся тем, что лопасти центраторов направлены по отношению к лопастям турбин под углом 30 - 160o.2. The device for cleaning wells from sludge according to claim 1, characterized in that the centralizer blades are directed relative to the turbine blades at an angle of 30 - 160 o . 3. Устройство для очистки скважин от шлама по п.1, отличающееся тем, что длина каждого центратора больше его диаметра, а число лопастей каждого центратора на одно превышает число лопастей каждой турбины. 3. The device for cleaning wells from sludge according to claim 1, characterized in that the length of each centralizer is greater than its diameter, and the number of blades of each centralizer is one greater than the number of blades of each turbine.
RU99108304A 1999-04-19 1999-04-19 Gear to clean holes from mud RU2160818C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108304A RU2160818C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Gear to clean holes from mud

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99108304A RU2160818C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Gear to clean holes from mud

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2160818C1 true RU2160818C1 (en) 2000-12-20

Family

ID=20218857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99108304A RU2160818C1 (en) 1999-04-19 1999-04-19 Gear to clean holes from mud

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2160818C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2588274C1 (en) * 2015-05-25 2016-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Device for cleaning inclined wellbore from sludge
RU2630497C2 (en) * 2015-11-23 2017-09-11 Роман Сергеевич Райхерт Device for cleaning directional and horizontal wellbores from slime
RU2733865C1 (en) * 2020-06-10 2020-10-07 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Method and device for well shaft cleaning from plugs

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СУЛТАНОВ Б.З. и др. Забойные буровые машины и инструмент. - М.: Недра, 1976, с.203. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2588274C1 (en) * 2015-05-25 2016-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз" Device for cleaning inclined wellbore from sludge
RU2630497C2 (en) * 2015-11-23 2017-09-11 Роман Сергеевич Райхерт Device for cleaning directional and horizontal wellbores from slime
RU2733865C1 (en) * 2020-06-10 2020-10-07 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Method and device for well shaft cleaning from plugs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5901797A (en) Drilling apparatus with dynamic cuttings removal and cleaning
US20060201670A1 (en) Downhole apparatus
US20100147594A1 (en) Reverse nozzle drill bit
EA012199B1 (en) Apparatus and method for driving casing or conductor pipe
MX2012008430A (en) Wellbore obstruction-clearing tool and method of use.
AU2009299632B2 (en) An apparatus and method for cutting a wellbore
US7174958B2 (en) Drill string member
RU2160818C1 (en) Gear to clean holes from mud
RU109496U1 (en) DEVICE FOR CLEANING WELLS FROM Sludge
CN110748311A (en) Pulse jet rock debris cleaning tool
CN206329317U (en) One kind is with brill formula sleeve pipe wall scraper
WO2006097706A1 (en) Downhole apparatus
RU2443848C1 (en) Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking
RU2630497C2 (en) Device for cleaning directional and horizontal wellbores from slime
RU2213840C2 (en) Method of borehole desludging
US2336029A (en) Well drilling apparatus
CN211008515U (en) Pulse jet rock debris cleaning tool
CN214741188U (en) Well hole trimming device for well drilling
RU2436928C1 (en) Bladed calibrator
US20210123306A1 (en) Tubing joint and uses thereof
RU2244794C1 (en) Method for opening water-bearing horizons by a vertical well and device for realization of said method
RU2176017C2 (en) Method of wellbore cleaning
SU1680922A1 (en) Method for drilling rocks
SU1350326A1 (en) Method of opening up a producing formation
RU2588274C1 (en) Device for cleaning inclined wellbore from sludge