RU2347879C1 - Turbodrill - Google Patents

Turbodrill Download PDF

Info

Publication number
RU2347879C1
RU2347879C1 RU2007147972/03A RU2007147972A RU2347879C1 RU 2347879 C1 RU2347879 C1 RU 2347879C1 RU 2007147972/03 A RU2007147972/03 A RU 2007147972/03A RU 2007147972 A RU2007147972 A RU 2007147972A RU 2347879 C1 RU2347879 C1 RU 2347879C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
channels
turbine
turbodrill
group
Prior art date
Application number
RU2007147972/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Флавьевич Чудаков (RU)
Георгий Флавьевич Чудаков
Валерий Викторович Попко (RU)
Валерий Викторович Попко
лицин Николай Юрьевич М (RU)
Николай Юрьевич Мялицин
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
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 Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Вниибт-Буровой Инструмент"
Priority to RU2007147972/03A priority Critical patent/RU2347879C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2347879C1 publication Critical patent/RU2347879C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas well drilling equipment and namely turbodrills used as a drive for a rock destruction tool. The turbodrill includes housing (1) with turbine stators (3) mounted in series therein, a shaft with turbine rotors (4) installed in series on its top, radial bearings (5), as well as a support (7) and channels installed at the bottom of shaft (2) with an internal cylindrical cavity (d) where the channels provide hydraulic connection between turbine outlet chamber (g) and internal cylindrical cavity (d) of the shaft and are placed in groups located in various cross sections of the shaft.
EFFECT: improved reliability of the turbodrill when used in drilling intervals at increased rates of penetration and with large amounts of sand in flushing fluid.
5 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам для бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к турбобурам для привода породоразрушающего инструмента.The invention relates to technical means for drilling oil and gas wells, and in particular to turbodrills for driving a rock cutting tool.

Известен секционный турбобур (Гусман М.Т., Любимов Б.Г., Никитин Г.М., Собкина И.В., Шумилов В.П. Расчет, конструирование и эксплуатация турбобуров. М.: Недра, 1976, с.52, рис.22), состоящий из одной или более турбинных секций и шпиндельной секции. Турбинная секция содержит корпус и вал с последовательно установленными статорами и роторами турбины. Шпиндельная секция содержит корпус и вал с осевой опорой. Вал шпиндельной секции по всей длине имеет цилиндрическую внутреннюю полость.Sectional turbodrill is known (Gusman MT, Lyubimov B.G., Nikitin G.M., Sobkina I.V., Shumilov V.P. Calculation, design and operation of turbodrills. M: Nedra, 1976, p.52 Fig. 22), consisting of one or more turbine sections and a spindle section. The turbine section contains a housing and a shaft with sequentially installed stators and rotors of the turbine. The spindle section comprises a housing and a shaft with axial support. The shaft of the spindle section along the entire length has a cylindrical internal cavity.

В корпусе турбинной секции закреплены статоры турбины, а на валу - роторы. Турбинный вал секции центрируется внутри корпуса радиальными опорами, в нижней части турбинного вала закреплена полумуфта, служащая для соединения с валом шпиндельной секции. Детали, установленные на турбинном валу, закреплены с помощью гайки.The turbine stators are fixed in the turbine section housing, and the rotors on the shaft. The turbine shaft of the section is centered inside the housing by radial bearings, in the lower part of the turbine shaft a coupling half is fixed, which serves to connect to the shaft of the spindle section. Parts mounted on a turbine shaft are secured with a nut.

В шпиндельной секции установлена осевая опора, состоящая из 15-20 рядов резинометаллических подпятников. Центрация вала в корпусе шпиндельной секции осуществляется радиальными опорами, а в нижней части - ниппелем. Верхняя часть вала шпиндельной секции оснащена полумуфтой, служащей для соединения с турбинным валом. В корпусе полумуфты вала шпиндельной секции выполнены каналы, обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины с полостью вала шпиндельной секции. Конструкции полумуфт турбинной и шпиндельной секций обеспечивают передачу осевых усилий и крутящих моментов с турбинного вала на вал шпиндельной секции.An axial support is installed in the spindle section, consisting of 15-20 rows of rubber-metal thrust bearings. The shaft is centered in the housing of the spindle section by radial bearings, and in the lower part by a nipple. The upper part of the shaft of the spindle section is equipped with a coupling half used to connect to the turbine shaft. In the housing of the coupling half of the shaft of the spindle section, channels are made that provide hydraulic communication between the turbine output chamber and the cavity of the shaft of the spindle section. The design of the coupling halves of the turbine and spindle sections provide the transmission of axial forces and torques from the turbine shaft to the shaft of the spindle section.

Возможности применения секционного турбобура на интервалах бурения с набором кривизны скважины ограничены из-за того, что секционный турбобур состоит как минимум из двух секций, его длина не вписывается в заданную кривизну скважины.The possibilities of using a sectional turbo-drill at drilling intervals with a set of well curvature are limited due to the fact that a sectional turbo-drill consists of at least two sections, its length does not fit into a given well curvature.

Известен односекционный турбобур (Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. / Под редакцией А.М.Гусмана и К.П.Порожского. Екатеринбург: УГГГА, 2002. С.154, рис.11.2), который является наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению и принят в качестве прототипа.A well-known single-section turbodrill (Drilling complexes. Modern technologies and equipment. / Edited by A.M. Gusman and KPPorozhsky. Yekaterinburg: UGGGA, 2002. P.154, Fig. 11.2), which is the closest in technical solution to the proposed invention and adopted as a prototype.

Указанный турбобур содержит корпус и вал. В турбобуре последовательно установлено около 100 ступеней турбины, причем в корпусе закреплены статоры турбины, на валу - роторы турбины. Вал смонтирован внутри корпуса и центрируется радиальными опорами. В валу под осевой опорой выполнена внутренняя цилиндрическая полость. Для гидравлического сообщения выходной камеры турбины и внутренней цилиндрической полости вала в валу отфрезерованы каналы, расположенные в одном поперечном сечении вала. Нижняя часть вала центрируется с помощью резинометаллического ниппеля, который выполняет функции радиального подшипника и уплотнения вала.The specified turbodrill contains a housing and a shaft. About 100 turbine stages are sequentially installed in the turbodrill, with turbine stators fixed to the casing and turbine rotors on the shaft. The shaft is mounted inside the housing and centered on the radial bearings. An inner cylindrical cavity is made in the shaft under the axial support. For hydraulic communication of the output chamber of the turbine and the inner cylindrical cavity of the shaft, channels located in one cross section of the shaft are milled into the shaft. The lower part of the shaft is centered using a rubber nipple that acts as a radial bearing and shaft seal.

Известный турбобур обладает недостатками, снижающими надежность его работы. Выполнение каналов в одной группе, расположенной в одном поперечном сечении вала, ограничивает площади проходных каналов гидравлического сообщения выходной камеры турбины и полости вала, что приводит к высоким скоростям потока промывочной жидкости в каналах и ускоренному износу стенок каналов. Такая конструкция не дает возможности снизить скорость потока промывочной жидкости и устранить износ стенок каналов.Known turbodrill has disadvantages that reduce the reliability of its operation. The execution of the channels in one group located in one cross section of the shaft limits the area of the passage channels of the hydraulic communication of the turbine output chamber and the cavity of the shaft, which leads to high flow rates of flushing fluid in the channels and accelerated wear of the channel walls. This design does not allow to reduce the flow rate of the washing liquid and to eliminate the wear of the walls of the channels.

Скорость бурения современными турбобурами может достигать 200 м/час. Существующие системы очистки не справляются с объемами выбуренных частиц, и содержание песка достигает 20-30% даже при меньших скоростях бурения. Выход потока промывочной жидкости на породоразрушающий инструмент для очистки забоя от выбуренных пород происходит через каналы, обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины и внутренней цилиндрической полости вала. При этом из-за повышенной скорости потока и завихрений каналы интенсивно размываются. Происходит не только размыв стенок каналов, но также и стенок внутренней цилиндрической полости вала, в зоне, расположенной напротив каждого канала. Такой износ приводит к преждевременному выходу из строя вала турбобура из-за потери его прочности вследствие уменьшения несущего сечения в зоне каналов. Выполнение каналов в одной группе, расположенной в одном поперечном сечении вала, не дает возможности снизить скорость потока промывочной жидкости и устранить износ стенок каналов.The drilling speed of modern turbodrills can reach 200 m / h. Existing cleaning systems cannot cope with the volume of drilled particles, and the sand content reaches 20-30% even at lower drilling speeds. The flow of flushing fluid to the rock cutting tool for cleaning the face from cuttings occurs through channels that provide hydraulic communication between the turbine outlet chamber and the inner cylindrical cavity of the shaft. At the same time, due to the increased flow velocity and turbulence, the channels are intensively washed out. Not only is the erosion of the walls of the channels, but also the walls of the inner cylindrical cavity of the shaft, in the area opposite each channel. Such wear leads to premature failure of the turbo-drill shaft due to loss of its strength due to a decrease in the bearing section in the channel area. The implementation of the channels in one group located in one cross section of the shaft, does not make it possible to reduce the flow rate of the washing fluid and to eliminate the wear of the walls of the channels.

Технической задачей настоящего изобретения является создание турбобура с высокими показателями надежности для использования его на интервалах бурения с повышенными скоростями проходки и большим содержанием песка в промывочной жидкости.An object of the present invention is to provide a turbodrill with high reliability indicators for use at drilling intervals with increased penetration rates and a high sand content in the flushing fluid.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном турбобуре, содержащем корпус с последовательно закрепленными в нем статорами турбины, вал, в верхней части которого последовательно установлены роторы турбины, радиальные опоры, а в нижней части вала, в которой выполнена внутренняя цилиндрическая полость, установлена опора, и выполнены каналы, обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины и внутренней цилиндрической полости вала, согласно изобретению эти каналы расположены группами, размещенными в разных поперечных сечениях вала.The problem is solved due to the fact that in the known turbodrill, comprising a housing with successively mounted turbine stators, a shaft, in the upper part of which turbine rotors, radial bearings are sequentially mounted, and in the lower part of the shaft, in which the internal cylindrical cavity is made, is installed the support, and channels are made providing hydraulic communication of the turbine outlet chamber and the inner cylindrical cavity of the shaft, according to the invention, these channels are arranged in groups arranged in different transverse directions cross sections of the shaft.

Кроме того, в турбобуре согласно изобретению группы каналов, смещены друг от друга вдоль оси вала на расстояние, равное или больше, чем ширина одного канала, измеренная вдоль оси вала.In addition, in the turbodrill according to the invention, the groups of channels are offset from each other along the axis of the shaft by a distance equal to or greater than the width of one channel, measured along the axis of the shaft.

Кроме того, в турбобуре согласно изобретению каналы каждой группы повернуты относительно соседней группы каналов вокруг оси вала.In addition, in the turbodrill according to the invention, the channels of each group are rotated relative to an adjacent group of channels around the axis of the shaft.

Кроме того, в турбобуре согласно изобретению угол поворота каналов каждой группы относительно друг друга равен половине угла, измеренного между каналами внутри группы.In addition, in the turbodrill according to the invention, the angle of rotation of the channels of each group relative to each other is equal to half the angle measured between the channels within the group.

Кроме того, в турбобуре согласно изобретению каналы в каждой группе расположены друг против друга, таким образом, что давление исходящих из каналов гидравлических потоков уравновешено между собой.In addition, in the turbodrill according to the invention, the channels in each group are located opposite each other, so that the pressure of the hydraulic flows coming from the channels is balanced with each other.

Предлагаемая конструкция вала турбобура обеспечит значительное снижение эрозионного износа внутренней полости вала при бурении верхних интервалов скважин, когда процент песка в буровом растворе достигает уровня в 15-25%.The proposed design of the shaft of the turbodrill will provide a significant reduction in erosive wear of the internal cavity of the shaft when drilling the upper intervals of the wells, when the percentage of sand in the drilling fluid reaches a level of 15-25%.

Выполнение каналов группами, расположенными в разных поперечных сечениях вала, позволяет существенно снизить скорость потока бурового раствора за счет увеличения суммарной площади проходного сечения каналов и, таким образом, уменьшить эрозионный износ каналов.The implementation of the channels in groups located in different cross sections of the shaft, can significantly reduce the flow rate of the drilling fluid by increasing the total area of the passage section of the channels and, thus, reduce erosion wear of the channels.

Смещение групп каналов друг от друга вдоль оси вала на расстояние, равное или больше, чем ширина одного канала, измеренная вдоль оси вала, позволяет обеспечивать прочность вала за счет увеличения площади несущих сечений перемычек вала, размещенных между каналами и образующими стенки каналов. В этом случае перемычки вала имеют необходимую площадь сечения для обеспечения запаса прочности для передачи крутящего момента на долото. Если расстояние смещения групп каналов друг от друга вдоль оси вала меньше, чем ширина одного канала, то площади сечения перемычек вала и их прочность будут недостаточными.The offset of the groups of channels from each other along the axis of the shaft by a distance equal to or greater than the width of one channel, measured along the axis of the shaft, allows you to ensure the strength of the shaft by increasing the area of the bearing sections of the bridge jumpers located between the channels and forming the channel walls. In this case, the shaft jumpers have the necessary cross-sectional area to provide a margin of safety for transmitting torque to the bit. If the displacement distance of the channel groups from each other along the shaft axis is less than the width of one channel, then the cross-sectional areas of the shaft jumpers and their strength will be insufficient.

Каналы каждой группы повернуты относительно соседней группы каналов вокруг оси вала, что позволяет обеспечивать высокую жесткость вала на кручение при меньшей его длине.The channels of each group are rotated relative to the adjacent group of channels around the axis of the shaft, which allows for high torsional stiffness of the shaft with a smaller length.

Так как перемычки вала, расположенные между каналами, образуют пространственную раму, нагруженную крутящим моментом, передаваемым на долото, то в случае, когда угол поворота каналов каждой группы относительно друг друга, равен половине угла, измеренного между каналами внутри группы, жесткость вала и прочность вала на кручение максимальна при его минимальной длине.Since the shaft jumpers located between the channels form a spatial frame loaded with a torque transmitted to the bit, in the case when the angle of rotation of the channels of each group relative to each other is equal to half the angle measured between the channels within the group, the shaft stiffness and shaft strength maximum torsion at its minimum length.

Каналы в каждой группе расположены друг против друга, таким образом, что давление исходящих из каналов гидравлических потоков уравновешено между собой. Такое расположение каналов позволяет уравновесить радиальные составляющие векторов гидравлических потоков, исходящих из каналов, и практически исключить прямое давление гидравлических струй на стенки внутренней цилиндрической полости вала, что дополнительно уменьшает эрозионный износ вала.The channels in each group are located opposite each other, so that the pressure of the hydraulic flows emanating from the channels is balanced with each other. This arrangement of the channels makes it possible to balance the radial components of the vectors of hydraulic flows emanating from the channels and to virtually eliminate the direct pressure of the hydraulic jets on the walls of the inner cylindrical cavity of the shaft, which further reduces the erosive wear of the shaft.

Выполнение турбобура с указанными признаками позволит при минимальной длине турбобура получить высокоэффективный привод при бурении с высокой скоростью проходки.The implementation of the turbodrill with the indicated features will allow for a minimum length of the turbodrill to obtain a highly efficient drive when drilling with a high penetration rate.

На фиг.1 показан общий вид исполнения турбобура согласно изобретению.Figure 1 shows a General view of the performance of the turbodrill according to the invention.

На фиг.2 показан фрагмент Н продольного сечения вала турбобура, выполненного согласно изобретению.Figure 2 shows a fragment H of a longitudinal section of a turbo-drill shaft made according to the invention.

На фиг.3-4 показаны поперечные сечения А-А и В-В вала турбобура, выполненного согласно изобретению.Figures 3-4 show cross-sections A-A and B-B of a turbo-drill shaft made according to the invention.

Турбобур содержит корпус 1 и турбинный вал 2. В корпусе 1 установлены статоры 3 турбины, на турбинном валу 2 установлены роторы 4 турбины. Турбинный вал 2 центрируется в корпусе 1 радиальными опорами 5, а на выходе из корпуса 1 центрируется ниппелем 6.The turbo-drill comprises a housing 1 and a turbine shaft 2. In the housing 1, stators 3 of the turbine are installed, turbine rotors 4 are installed on the turbine shaft 2. The turbine shaft 2 is centered in the housing 1 by radial bearings 5, and at the outlet of the housing 1 is centered by a nipple 6.

Осевая опора 7 установлена в нижней части вала 2. Вал 2 под осевой опорой 7 имеет внутреннюю полость d. Для прохода бурового раствора в валу 2 выполнены каналы а и b (фиг.2), обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины g (фиг.1) и внутренней цилиндрической полости d (фиг.2) вала 2. Каналы а и b расположены двумя группами. В каждой группе выполнено по два канала: два канала а в сечении А-А и два канала b в сечении В-В (фиг.2). Выполнение каналов а и b группами, расположенными в разных поперечных сечениях вала А-А и В-В, позволяет увеличить суммарную площадь проходного сечения каналов без потери прочности вала. Место каналов а и b перекрыто проставочной втулкой - фонарем 8, в которой выполнены каналы е (фиг.2), совпадающие по проходному сечению с каналами а и b.The axial support 7 is installed in the lower part of the shaft 2. The shaft 2 under the axial support 7 has an internal cavity d. For the passage of the drilling fluid in the shaft 2, channels a and b are made (Fig. 2), which provide hydraulic communication between the output chamber of the turbine g (Fig. 1) and the inner cylindrical cavity d (Fig. 2) of the shaft 2. Channels a and b are located in two groups . In each group, two channels are made: two channels a in section AA, and two channels b in section BB (FIG. 2). The implementation of the channels a and b in groups located in different cross sections of the shaft A-A and B-B allows to increase the total area of the passage section of the channels without loss of shaft strength. The place of the channels a and b is blocked by a spacer sleeve - a lantern 8, in which the channels e are made (Fig. 2), which coincide in the cross section with the channels a and b.

Детали, установленные на турбинном валу 2, закреплены за счет осевого сжатия их гайкой 9 (фиг.1). Детали, установленные в корпусе, закреплены также за счет осевого сжатия переводником 10.The parts mounted on the turbine shaft 2 are fixed due to axial compression by their nut 9 (Fig. 1). Parts installed in the housing are also fixed due to axial compression by a sub 10.

Присоединение турбобура к бурильным трубам (на фиг.1 не показано) осуществляется через переводник 10. Переводник 11 соединяет вал 2 турбобура с долотом (на фиг.1 не показано).The turbodrill is connected to the drill pipes (not shown in FIG. 1) through an adapter 10. An adapter 11 connects the turbodrill shaft 2 with a bit (not shown in FIG. 1).

Турбобур работает следующим образом.Turbodrill works as follows.

С помощью переводника 10 турбобур подсоединяется к бурильным трубам и спускается в скважину. При включении буровых насосов буровой раствор поступает из бурильных труб (не показаны) в турбобур.Using a sub 10, the turbodrill is connected to the drill pipes and lowered into the well. When the mud pumps are turned on, drilling fluid flows from drill pipes (not shown) into the turbodrill.

В турбобуре буровой раствор сначала попадает в первый статор 3, затем в первый ротор 4 и так далее, последовательно проходя по статорам 3 и роторам 4 турбины, приводит во вращение вал 2. Всего в турбобуре устанавливается 100-150 пар статоров 3 и роторов 4 турбины, количество которых определяется из условия обеспечения заданной выходной характеристики турбобура применительно к конкретным условиям бурения.In a turbodrill, the drilling fluid first enters the first stator 3, then into the first rotor 4, and so on, passing through the stators 3 and rotors 4 of the turbine sequentially, drives the shaft 2. In total, 100-150 pairs of stators 3 and rotors 4 of the turbine are installed , the amount of which is determined from the condition of ensuring a given output characteristic of the turbodrill as applied to specific drilling conditions.

Последний статор 3 и ротор 4 расположены в нижней части турбинного вала 2, но выше осевой опоры 7. Выйдя из последнего ротора 4, буровой раствор поступает в выходную камеру турбины g над втулкой 8, далее в каналы е, которые выполнены во втулке 8, и далее в каналы а и b вала 2.The last stator 3 and rotor 4 are located in the lower part of the turbine shaft 2, but above the axial support 7. Leaving the last rotor 4, the drilling fluid enters the turbine outlet chamber g above the sleeve 8, then into the channels e that are made in the sleeve 8, and further into the channels a and b of the shaft 2.

На фиг.1 каналы а и b вала 2 расположены двумя группами. Выполнено по два канала в каждой группе, два канала а в сечении А-А и два канала b в сечении В-В. Выполнение каналов а и b группами, расположенными в разных поперечных сечениях вала А-А и В-В позволяет увеличить суммарную площадь проходного сечения каналов, снизить скорость потока бурового раствора и, таким образом, существенно уменьшить эрозионный износ каналов а, b и d.In figure 1, the channels a and b of the shaft 2 are located in two groups. Two channels were made in each group, two channels a in section AA, and two channels b in section BB. The execution of channels a and b by groups located in different cross sections of the shaft A-A and B-B allows to increase the total area of the passage section of the channels, reduce the flow rate of the drilling fluid and, thus, significantly reduce the erosive wear of the channels a, b and d.

Группы каналов а смещены от группы каналов b вдоль оси вала на расстояние больше, чем ширина f одного канала, измеренная вдоль оси вала 2. Смещение групп каналов а и b позволяет обеспечивать прочность вала 2 за счет увеличения площади несущих сечений перемычек 12 вала 2, расположенных между каналами а и b. В этом случае перемычки 12 вала 2, расположенные между каналами а или b, имеют необходимый запас прочности для передачи крутящего момента на долото. Если расстояние смещения групп каналов а и b друг от друга вдоль оси вала меньше, чем ширина одного канала f, то прочность перемычек может оказаться недостаточной.The groups of channels a are offset from the group of channels b along the axis of the shaft by a distance greater than the width f of one channel, measured along the axis of the shaft 2. The offset of the groups of channels a and b allows for the strength of the shaft 2 by increasing the bearing cross-sectional area of the jumpers 12 of the shaft 2 located between channels a and b. In this case, the jumpers 12 of the shaft 2 located between the channels a or b have the necessary margin of safety for transmitting torque to the bit. If the distance of the displacement of the groups of channels a and b from each other along the shaft axis is less than the width of one channel f, then the strength of the jumpers may be insufficient.

Каналы группы а, расположенные в сечении А-А, повернуты относительно соседней группы каналов b, расположенных в сечении В-В вокруг оси вала 2, что позволяет увеличить жесткость вала 2 на кручение при меньшей его длине.The channels of group a located in section AA are rotated relative to the neighboring group of channels b located in section BB around the axis of the shaft 2, which makes it possible to increase the rigidity of the shaft 2 for torsion with a shorter length.

Так как перемычки 12 вала, расположенные между каналами a и b, образуют пространственную раму, нагруженную моментом кручения от бурового долота, то в случае, когда угол поворота каналов каждой группы относительно друг друга, равен половине угла β, измеренного между каналами внутри группы а, жесткость и прочность вала 2 на кручение максимальна при минимальной длине его. Угол поворота каналов каждой группы относительно друг друга на фиг.1 равен половине угла β, измеренного между каналами внутри группы а, и составляет 90°.Since the shaft jumpers 12 located between the channels a and b form a spatial frame loaded with a torsional moment from the drill bit, then in the case when the angle of rotation of the channels of each group relative to each other is equal to half the angle β measured between the channels inside group a, the rigidity and strength of the shaft 2 torsion is maximum with a minimum length of it. The angle of rotation of the channels of each group relative to each other in figure 1 is equal to half the angle β, measured between the channels within the group a, and is 90 °.

Каналы в каждой группе расположены друг против друга, таким образом, что давление исходящих из каналов гидравлических потоков уравновешено между собой. Таким образом, угол β между каналами составляет 180°. Верхняя группа (сечение А-А) содержит два канала а, расположенных напротив друг друга. Нижняя группа (сечение В-В) содержит два канала b, расположенных напротив друг друга. Таким образом, радиальные составляющие векторов С гидравлических потоков, исходящих из каналов а и b, равны по величине и противоположны по направлению. Вектор D показывает направление движения потоков С после их выхода из каналов а и b. Такое расположение каналов позволяет уравновесить радиальные составляющие векторов С гидравлических потоков, исходящих из каналов а и b, и практически исключить прямое давление струй, направленных на стенки внутренней цилиндрической полости вала d, что дополнительно уменьшает эрозионный износ его стенок.The channels in each group are located opposite each other, so that the pressure of the hydraulic flows emanating from the channels is balanced with each other. Thus, the angle β between the channels is 180 °. The upper group (section AA) contains two channels a located opposite each other. The lower group (section BB) contains two channels b located opposite each other. Thus, the radial components of the vectors C of hydraulic flows emanating from the channels a and b are equal in magnitude and opposite in direction. Vector D shows the direction of motion of the flows C after they exit the channels a and b. Such an arrangement of the channels makes it possible to balance the radial components of the vectors C of the hydraulic flows emanating from the channels a and b and to practically eliminate the direct pressure of the jets directed to the walls of the inner cylindrical cavity of the shaft d, which further reduces the erosive wear of its walls.

При работе турбобура по верхним интервалам скважин, где буровой раствор может содержать большое количество песка (до 25%), исполнение турбобура с использованием отличительных признаков заявляемого изобретения, сокращает эрозионный износ деталей турбобура и увеличивает его надежность и долговечность.When the turbodrill operates in the upper intervals of the wells, where the drilling fluid may contain a large amount of sand (up to 25%), the design of the turbodrill using the distinguishing features of the claimed invention reduces the erosion wear of the turbodrill parts and increases its reliability and durability.

Пройдя по каналам а и b, буровой раствор попадает в цилиндрическую полость d вала 2 и далее в долото, которое разрушает горную породу на забое скважины. После того как процесс бурения заданного интервала скважины закончен, подачу бурового раствора в турбобур прекращают, и турбобур поднимают на поверхность, где проверяют его техническое состояние и при необходимости отправляют в ремонт.After passing through the channels a and b, the drilling fluid enters the cylindrical cavity d of the shaft 2 and then into the bit, which destroys the rock at the bottom of the well. After the drilling process of the specified interval of the well is completed, the flow of drilling fluid into the turbodrill is stopped, and the turbodrill is raised to the surface, where its technical condition is checked and, if necessary, sent for repair.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить надежность турбобура при использовании его на интервалах бурения с повышенными скоростями проходки и большим содержанием песка в промывочной жидкости.Thus, the proposed technical solution allows to increase the reliability of the turbodrill when used at drilling intervals with increased penetration speeds and a high sand content in the flushing fluid.

Claims (5)

1. Турбобур, содержащий корпус с последовательно закрепленными в нем статорами турбины, вал, в верхней части которого последовательно установлены роторы турбины, радиальные опоры, а в нижней части вала, снабженной внутренней цилиндрической полостью, установлена опора и выполнены каналы, обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины и внутренней цилиндрической полости вала, отличающийся тем, что каналы, обеспечивающие гидравлическую связь выходной камеры турбины и внутренней цилиндрической полости вала, выполнены группами, расположенными в разных поперечных сечениях вала.1. A turbo-drill, comprising a housing with turbine stators sequentially mounted in it, a shaft, in the upper part of which turbine rotors, radial bearings are sequentially mounted, and a support is installed in the lower part of the shaft equipped with an internal cylindrical cavity, and channels are provided that provide hydraulic connection of the output chamber the turbine and the inner cylindrical cavity of the shaft, characterized in that the channels providing hydraulic communication of the output chamber of the turbine and the inner cylindrical cavity of the shaft, made group and located in different cross sections of the shaft. 2. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что группы каналов смещены друг от друга вдоль оси вала на расстояние, равное или больше, чем ширина одного канала, измеренная вдоль оси вала.2. The turbodrill according to claim 1, characterized in that the groups of channels are offset from each other along the axis of the shaft by a distance equal to or greater than the width of one channel, measured along the axis of the shaft. 3. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что каналы каждой группы повернуты относительно соседней группы каналов вокруг оси вала.3. The turbodrill according to claim 1, characterized in that the channels of each group are rotated relative to the adjacent group of channels around the axis of the shaft. 4. Турбобур по п.3, отличающийся тем, что угол поворота каждой группы каналов относительно друг друга равен половине угла, измеренного между каналами внутри группы.4. Turbo-drill according to claim 3, characterized in that the angle of rotation of each group of channels relative to each other is equal to half the angle measured between the channels within the group. 5. Турбобур по п.1, отличающийся тем, что каналы в каждой группе расположены друг против друга таким образом, что давление исходящих из каналов гидравлических потоков уравновешено между собой. 5. The turbo-drill according to claim 1, characterized in that the channels in each group are located opposite each other so that the pressure of the hydraulic flows coming from the channels is balanced with each other.
RU2007147972/03A 2007-12-21 2007-12-21 Turbodrill RU2347879C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007147972/03A RU2347879C1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Turbodrill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007147972/03A RU2347879C1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Turbodrill

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2347879C1 true RU2347879C1 (en) 2009-02-27

Family

ID=40529869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007147972/03A RU2347879C1 (en) 2007-12-21 2007-12-21 Turbodrill

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2347879C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107514229A (en) * 2017-09-28 2017-12-26 长江大学 A kind of high frequency water jet turbodrill

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АБУБАКИРОВ В.Ф. и др. Буровое оборудование. Справочник, т.2. - М.: ОАО "Издательство "Недра", 2003, с.91-97. *
ШУМОВА З.И. и др. Справочник по турбобурам. - М.: Недра, 1970, с.22, рис.1.1. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107514229A (en) * 2017-09-28 2017-12-26 长江大学 A kind of high frequency water jet turbodrill
CN107514229B (en) * 2017-09-28 2023-11-10 长江大学 High-frequency water jet turbine drilling tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1430199B1 (en) An inverted motor for drilling
US7938200B2 (en) Apparatus and method for a hydraulic diaphragm downhole mud motor
CA2819319A1 (en) Optimized drilling
RU2324803C1 (en) Screw downhole motor for inclined directional and horisontal boring
US8833490B2 (en) Self-circulating drill bit
US3159222A (en) Turbodrill
US7172039B2 (en) Down-hole vane motor
RU2433307C1 (en) Drive of electric submersible pump with outer jacket
CN110410011A (en) It is a kind of with prevent bit port block helicoid hydraulic motor
RU2347879C1 (en) Turbodrill
US11713622B2 (en) Method of drilling a wellbore
RU2586124C2 (en) Hydraulic downhole motor
RU2345207C1 (en) Hydraulic turbine motor
CN209908399U (en) Downhole drilling tool driven by sliding vane motor
CN204941342U (en) A kind of three sheath gas horizontal well drilling devices
SU1430491A1 (en) Versions of hole-bottom screw-type motor
RU2398088C1 (en) Turbodrill
RU2326227C2 (en) Two-rotor turbodrill
CN112065269B (en) Three-dimensional vibration drilling rock breaking device
RU2455447C1 (en) Two-shaft hydraulic positive displacement motor
SU1745909A1 (en) Hydraulic-pulse torque meter
SU717270A1 (en) Borehole-drilling apparatus
RU72258U1 (en) BOTTOM ENGINE
RU2358085C1 (en) Bottomhole motor
SU656029A1 (en) Turbo-drill r.p.m. regulator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171222

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20181004

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191222

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210402