RU221064U1

RU221064U1 - Гидродинамический излучатель

Info

Publication number: RU221064U1
Application number: RU2023121838U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Алексеевич Никитин; Алексей Юрьевич Драган; Гниятулла Гарифуллович Ишбаев; Альбина Газинуровна Литвинова
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Буринтех"
Filing date: 2023-08-22
Publication date: 2023-10-17

Abstract

Полезная модель относится к вспомогательному инструменту для бурения скважин и может применяться в конструкциях буровых долот. Гидродинамический излучатель содержит полый корпус с цилиндрической камерой завихрения и тангенциальными входными отверстиями для промывочной жидкости. Корпус выполнен цельным из твердосплавного материала с двумя или тремя входными отверстиями в верхней части. Корпус содержит стержень, расположенный в цилиндрической камере завихрения, с длиной, равной высоте камеры завихрения. Стержень образует кольцевое пространство между поверхностью стержня и внутренней стенкой камеры завихрения с площадью сечения, равной сумме площадей сечений входных отверстий. Обеспечивается простота и совершенствование конструкции гидродинамического излучателя. 4 ил.

Description

Полезная модель относится к вспомогательному инструменту для бурения скважин и может применяться в конструкциях буровых долот.

Широко известны конструкции долот с гидромониторной системой промывки (Повышение стойкости долот режуще-скалывающего типа путем совершенствования промывочных устройств, Касьянов С. В. Диссертация на соискание ученой степени ктн, Москва, 1983; Патент США N4505342, кл. 175-329, 1985г.).

Недостатками данных долот является образование застойных зон на участках встречи потоков, исходящих из соседних насадок. Высоконапорные струи, выходящие из гидромониторных насадок, создают в зонах своего прямого воздействия на забой, большое значение дифференциального давления, значительно укрепляя разбуриваемую горную породу.

Известна вихревая насадка и долото режуще-скалывающего действия с применением вихревой насадки. Вихревое сопло содержит вихревую камеру и центральное выпускное отверстие на нижнем по потоку конце указанной камеры. Жидкость подается в указанную камеру через, по меньшей мере, одно по существу тангенциальное впускное отверстие для жидкости, чтобы создать вихревой поток внутри указанной камеры и в жидкости, выбрасываемой соплом (Патент GB № 2224054 A «Буровое долото, оснащенное вихревыми насадками и вихревые насадки для использования в долоте», оп. 24.05.2006г.).

Недостатком является низкая эффективность долота в связи с невозможностью получить высокую степень закрутки потока, выходящего из насадки подобной конструкции.

Известна насадка гидродинамическая, содержащая входной штуцер, выходное сопло, корпус с расположенным внутри него стержнем со спиральными каналами на поверхности, жестко соединенным с колебательным элементом, который выполнен в виде стержня с прорезями глубиной от 1/2 до 3/4 диаметра стержня и расположенными под углом 120-180° друг к другу (Патент SU 1218117 A, оп. 15.03.1986г.).

Недостатком является сложность конструкции, крупные размеры изделия и низкая степень завихрения потока в связи с не тангенциальным расположением входных отверстий.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является буровое долото, содержащее полый корпус и гидродинамические излучатели с параметром закрутки A=1,5, представляющие собой цилиндрическую камеру завихрения с тангенциальными входными каналами. (Патент RU №2006567, Буровое долото режуще-скалывающего типа, пр. 29.08.1990г.).

Недостатками данной конструкции является высокий перепад давления на долоте, создаваемый подобной конструкцией гидродинамических излучателей для достижения параметров закрутки А=1,5. Высокий перепад давления значительно сужает возможность применения конструкции, так как ставит ограничение на вертикальную глубину скважины, а для его уменьшения требуется увеличение площади сечения входных отверстий, что снижает параметр закрутки, который имеет обратную зависимость от их диаметра, а также приводит к уменьшению глубины распространения зоны тороидальных токов.

Авторы полезной модели предлагают выполнить гидродинамический излучатель с увеличенными входными отверстиями для снижения перепада давления на долоте, при этом, не уменьшая глубину распространения зоны тороидальных токов.

Цель полезной модели – снижение перепада давления на долоте с применением гидродинамических излучателей с сохранением или расширением глубины распространения тороидальной зоны обратных токов, что позволяет использовать долото с гидродинамическими излучателями на больших глубинах.

Технический результат – совершенствование конструкции гидродинамических излучателей с возможностью применения на больших глубинах скважин и сохранением простоты конструкции.

Указанный результат достигается с помощью гидродинамического излучателя, содержащего полый корпус с цилиндрической камерой завихрения и тангенциальными входными отверстиями для промывочной жидкости, отличающегося тем, что корпус выполнен цельным из твердосплавного материала с двумя или тремя входными отверстиями в верхней части и содержит стержень, расположенный в цилиндрической камере завихрения с длиной, равной высоте камеры завихрения, образующий кольцевое пространство между поверхностью стержня и внутренней стенкой камеры завихрения с площадью сечения, равной сумме площадей сечений входных отверстий.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующими изображениями:

фиг.1 – трехмерная модель гидродинамического излучателя;

фиг.2 – продольный разрез трехмерной модели гидродинамического излучателя;

фиг.3 – поперечный разрез трехмерной модели гидродинамического излучателя в плоскости входных отверстий;

фиг.4 – вид сверху гидродинамического излучателя.

Гидродинамический излучатель выполнен цельным из твердосплавного материала и содержит полый корпус 1 с тангенциальными входными отверстиями 2 в верхней части, цилиндрической камерой завихрения 3 и расположенным в ней стержнем 4, образующим кольцевое пространство 5 между поверхностью стержня 4 и внутренней стенкой камеры завихрения 3 с площадью сечения, равной сумме площадей сечений входных отверстий 2.

Принцип работы устройства рассмотрим на примере работы бурового долота (на фигуре не показано) в корпус которого на резьбовое или безрезьбовое соединение установлены один или несколько гидродинамических излучателей.

В процессе бурения промывочная жидкость через тангенциальные входные отверстия 2 поступает в камеру завихрения 3 корпуса 1, образуя в кольцевом пространстве 5 (фиг. 4) закрученное течение, которое на выходе из гидродинамического излучателя в приосевой зоне образует противоток (тороидальная зона обратных токов), вызывающий пульсацию давления жидкости, воздействующую на забой. Испытания показали, что такая конструкция гидродинамического излучателя позволяет расширить зону тороидальных токов практически в два раза по сравнению с существующими аналогами и прототипом, снижая при этом давление на долоте.

Данная конструкция гидродинамического излучателя позволяет снизить перепад давления на долоте и применять долота с установленными в них гидродинамическими излучателями на больших по глубине скважинах со значительно увеличенной и расширенной глубиной распространения тороидальной зоны обратных токов. Полезная модель является эффективной и при этом обладает простотой конструкции.

Claims

Гидродинамический излучатель, содержащий полый корпус с цилиндрической камерой завихрения и тангенциальными входными отверстиями для промывочной жидкости, отличающийся тем, что корпус выполнен цельным из твердосплавного материала с двумя или тремя входными отверстиями в верхней части и содержит стержень, расположенный в цилиндрической камере завихрения, с длиной, равной высоте камеры завихрения, образующий кольцевое пространство между поверхностью стержня и внутренней стенкой камеры завихрения с площадью сечения, равной сумме площадей сечений входных отверстий.