RU2351731C2 - Hydro-acoustic facility for hole drilling - Google Patents

Hydro-acoustic facility for hole drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2351731C2
RU2351731C2 RU2007119094/03A RU2007119094A RU2351731C2 RU 2351731 C2 RU2351731 C2 RU 2351731C2 RU 2007119094/03 A RU2007119094/03 A RU 2007119094/03A RU 2007119094 A RU2007119094 A RU 2007119094A RU 2351731 C2 RU2351731 C2 RU 2351731C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
vortex chamber
case
hydro
ejection unit
Prior art date
Application number
RU2007119094/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007119094A (en
Inventor
Роберт Шакурович Муфазалов (RU)
Роберт Шакурович Муфазалов
Тимур Владимирович Климов (RU)
Тимур Владимирович Климов
Лилия Робертовна Климова (RU)
Лилия Робертовна Климова
Original Assignee
Роберт Шакурович Муфазалов
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 Роберт Шакурович Муфазалов filed Critical Роберт Шакурович Муфазалов
Priority to RU2007119094/03A priority Critical patent/RU2351731C2/en
Publication of RU2007119094A publication Critical patent/RU2007119094A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2351731C2 publication Critical patent/RU2351731C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: mining.
SUBSTANCE: invention refers to rock destroying drilling tool for laying deep holes under geologically complicated conditions. The hydro-acoustic facility for drilling holes consists of a case with washing channels, of a unit generating hydro-acoustic waves made in form of a vortex chamber with tangential input channels, of an ejection unit made in the case to create depression, and of a drilling bit. The vortex chamber is installed in the case of the facility. The ejection unit is made in form of Venturi tube. Screwed grooves are cut on the case. The invention facilitates improved performance characteristics of drilling, and improved quality of producing horizon exposure including inclined and horizontal holes.
EFFECT: improved performance characteristics of drilling, and improved quality of producing horizon exposure including inclined and horizontal holes.
7 dwg

Description

Изобретение относится к буровому породоразрушающему инструменту, особенно для проводки глубоких скважин в геологически осложненных условиях и для вскрытия бурением продуктивного пласта.The invention relates to a drilling rock cutting tool, especially for drilling deep wells in geologically difficult conditions and for drilling a productive formation.

Прототипом предлагаемого изобретения является гидроакустическое устройство для бурения скважины, включающее корпус с промывочным каналом, узел генерирования гидроакустических волн, эжекционный узел для создания депрессии и буровое долото (см. патент РФ №2270315, Кл. Е21В 7/00, Е21В 21/00, заявка №2004108275/03 от 22.03.04).The prototype of the invention is a hydroacoustic device for drilling a well, including a body with a flushing channel, a unit for generating hydroacoustic waves, an ejection unit for creating depression and a drill bit (see RF patent No. 2270315, Cl. ЕВВ 7/00, Е21В 21/00, application No. 2004108275/03 of 03.22.04).

Недостатком прототипа являются сложность конструкции и слабое гидроакустическое воздействие на забой скважины в процессе бурения. Это значительно ухудшает технико-экономические показатели бурения. Кроме того, ухудшает качество вскрытия продуктивного горизонта, приводит к загрязнению пласта и существенному снижению его продуктивности.The disadvantage of the prototype is the complexity of the design and weak sonar impact on the bottom of the well during drilling. This significantly affects the technical and economic performance of drilling. In addition, it worsens the quality of the opening of the productive horizon, leads to contamination of the reservoir and a significant decrease in its productivity.

Указанные недостатки прототипа устраняются в предложенном устройстве.These disadvantages of the prototype are eliminated in the proposed device.

Целью и техническим результатом изобретения является разработка и создание высокоэффективной и надежной конструкции гидроакустического устройства для проводки глубоких скважин в геологически осложненных условиях и сохранение естественной продуктивности пласта в процессе его первичного вскрытия.The aim and technical result of the invention is the development and creation of a highly efficient and reliable design of a sonar device for drilling deep wells in geologically difficult conditions and preserving the natural productivity of the formation during its initial opening.

Для достижения цели и технического результата в конструкции гидроакустического устройства для бурения скважины, содержащего корпус с промывочным каналом, узел генерирования гидроакустических волн, выполненный в виде вихревой камеры с тангенциальными входными каналами, эжекционный узел, снабженный соплами для создания депрессии, и буровое долото, согласно изобретению, вихревая камера установлена в корпусе устройства и снабжена камерой предварительного закручивания потока, выполненной с тангенциальными входными каналами, а на корпусе выполнены винтовые канавки, кроме того, промывочный канал корпуса гидравлически сообщается с соплами эжекционного узла и тангенциальными входными каналами камеры предварительного закручивания потока (см. фиг.1 и 2).To achieve the goal and the technical result in the design of a sonar device for drilling a well, comprising a body with a flushing channel, a sonar generating unit made in the form of a vortex chamber with tangential inlet channels, an ejection unit equipped with nozzles for creating a depression, and a drill bit, according to the invention , the vortex chamber is installed in the device’s casing and is equipped with a preliminary swirling chamber made with tangential input channels, and on the casing not made screw grooves, in addition, the flushing channel of the housing is hydraulically connected with the nozzles of the ejection unit and the tangential inlet channels of the preliminary flow swirling chamber (see figures 1 and 2).

Кроме того, корпус снабжен диафрагменным резонатором, установленным с кольцевым зазором ниже торца вихревой камеры, образуя тороидальную резонансную камеру вокруг вихревой камеры, а эжекционный узел выполнен в корпусе устройства в виде трубки Вентури и снабжен соплами (см. фиг.1 и 3).In addition, the casing is equipped with a diaphragm resonator installed with an annular gap below the end of the vortex chamber, forming a toroidal resonance chamber around the vortex chamber, and the ejection unit is made in the device casing in the form of a Venturi tube and is equipped with nozzles (see Figs. 1 and 3).

Для расширения технологических и функциональных возможностей применения устройства узел генерирования гидроакустических волн и эжекционный узел для создания депрессии выполнены в модульном исполнении и могут быть использованы для выполнения технологических операций каждый в отдельности (см. фиг.6 и 7).To expand the technological and functional possibilities of using the device, the unit for generating hydroacoustic waves and the ejection unit for creating depression are made in a modular design and can be used to perform technological operations individually (see Figs. 6 and 7).

Обоснование некоторых отличительных признаков.Justification of some distinguishing features.

В предложенном устройстве, в отличие от прототипа, вихревая камера установлена в корпусе устройства и снабжена камерой предварительного закручивания потока. Применение предложенной конструкции позволяет исключить время и затраты, связанные с подготовкой долота для установки вихревой камеры, а камера предварительного закручивания потока обеспечивает вращательное движение потока перед вихревой камерой в том же направлении, что и в вихревой камере, и позволяет получить определенную начальную тангенциальную скорость на входе в вихревую камеру. Это в свою очередь повышает акустический КПД и эффективность воздействия на забой. Винтовые канавки, выполненные на корпусе, способствуют удалению выбуренной породы из призабойной зоны горизонтальных и наклонных скважин и предотвращают прихват устройства в скважине.In the proposed device, in contrast to the prototype, the vortex chamber is installed in the device body and is equipped with a preliminary flow swirling chamber. The application of the proposed design eliminates the time and cost associated with preparing the bit for installing the vortex chamber, and the preliminary swirling chamber provides rotational flow in front of the vortex chamber in the same direction as in the vortex chamber, and allows to obtain a certain initial tangential velocity at the inlet into the swirl chamber. This in turn increases the acoustic efficiency and impact on the face. Helical grooves made on the body help to remove cuttings from the bottomhole zone of horizontal and deviated wells and prevent the device from sticking in the well.

Снабжение устройства диафрагменным резонатором обусловлено тем, что при натекании тангенциального потока радиального направления на лезвие диафрагменного резонатора в нем возбуждаются интенсивные изгибные колебания, которые создают дополнительные гидроакустические волны. Тороидальная резонансная камера, образованная диафрагменным резонатором и вихревой камерой, служит для генерирования дополнительной гидроакустической энергии и усиления амплитуды колебания диафрагменного резонатора.The device is supplied with a diaphragm resonator due to the fact that when a tangential flow of radial direction flows onto the blade of the diaphragm resonator, intense bending vibrations are excited in it, which create additional hydroacoustic waves. A toroidal resonance chamber formed by a diaphragm resonator and a vortex chamber serves to generate additional hydroacoustic energy and amplify the amplitude of oscillation of the diaphragm resonator.

С целью повышения эффективности работы эжекционного узла и предотвращения размыва стенки скважины струей, истекающей из сопла, эжекционный узел выполнен в корпусе устройства в виде трубки Вентури.In order to increase the efficiency of the ejection unit and prevent erosion of the borehole wall by a jet flowing out of the nozzle, the ejection unit is made in the device body in the form of a venturi.

Для выполнения отдельных технологических операций узел генерирования гидроакустических волн и эжекционный узел для создания депрессии выполнены в модульном исполнении. Например, при бурении интервалов с аномально высокими пластовыми давлениями (АВПД) нужно использовать устройство без эжекционного узла (см. фиг.6), а при бурении продуктивного горизонта с аномально низким пластовым давлением (АНПД) нужно использовать устройство с эжекционным узлом (см. фиг.1, 3 и 7).To perform certain technological operations, the unit for generating hydroacoustic waves and the ejection unit for creating depression are made in a modular design. For example, when drilling intervals with abnormally high reservoir pressures (AAP), you need to use a device without an ejection unit (see Fig.6), and when drilling a production horizon with an abnormally low reservoir pressure (AAP) you need to use a device with an ejection unit (see Fig. .1, 3 and 7).

Сущность изобретения поясняется приведенными чертежами:The invention is illustrated by the drawings:

- на фиг.1 изображен общий вид гидроакустического устройства для бурения скважины в разрезе с узлом генерирования гидроакустических волн и эжекционным узлом для создания депрессии;- figure 1 shows a General view of a sonar device for drilling a well in section with a node generating hydroacoustic waves and an ejection node to create depression;

- на фиг.2 - общий вид устройства и винтовые канавки, выполненные на корпусе устройства;- figure 2 is a General view of the device and helical grooves made on the device;

- на фиг.3, 4 и 5 - эжекционный узел, выполненный в виде трубки Вентури;- figure 3, 4 and 5 - ejection unit made in the form of a venturi;

- на фиг.6 - узел генерирования гидроакустических волн в модульном исполнении (без эжекционного узла)- figure 6 - node generating hydroacoustic waves in a modular design (without ejection node)

- на фиг.7 - эжекционный узел для создания депрессии в модульном исполнении (без узла генерирования гидроакустических волн).- Fig.7 - ejection unit for creating depression in a modular design (without a unit generating hydroacoustic waves).

Устройство состоит из корпуса 1 с промывочным каналом 2, узла генерирования гидроакустических волн, выполненного в виде вихревой камеры 3 с тангенциальными входными каналами 4, долота 5, эжекционного узла, выполненного в виде продольных пазов 6, сопл 7. Вихревая камера 3 установлена в корпусе 1 и снабжена камерой 8 предварительного закручивания потока. Камера 8 имеет тангенциальные входные каналы 9. Тангенциальные каналы 4 и 9 имеют одинаковое вращательное направление. На корпусе 1 выполнены винтовые канавки 10 (см. фиг.2). Корпус 1 снабжен диафрагменным резонатором 11. Диафрагменный резонатор 11 образует вокруг вихревой камеры 3 тороидальную резонансную камеру 12. Для создания глубокой депрессии на забой и предотвращения размыва стенки скважины, эжекционный узел выполнен в виде трубки Вентури и включает сопло 7, камеру смешения 13 и диффузор 14 (см. фиг.3, 4 и 5). Камера смешения 13 имеет боковое окно 15 для поступления инжектируемой жидкости.The device consists of a housing 1 with a flushing channel 2, a unit for generating hydroacoustic waves, made in the form of a vortex chamber 3 with tangential inlet channels 4, a bit 5, an ejection unit made in the form of longitudinal grooves 6, nozzles 7. A swirl chamber 3 is installed in the housing 1 and is equipped with a camera 8 preliminary swirling flow. The chamber 8 has tangential input channels 9. The tangential channels 4 and 9 have the same rotational direction. On the housing 1 made of helical grooves 10 (see figure 2). The housing 1 is equipped with a diaphragm resonator 11. The diaphragm resonator 11 forms a toroidal resonance chamber 12 around the vortex chamber 3. To create a deep depression on the bottom and prevent erosion of the borehole wall, the ejection unit is made in the form of a venturi and includes a nozzle 7, a mixing chamber 13 and a diffuser 14 (see figures 3, 4 and 5). The mixing chamber 13 has a side window 15 for the injection of injected fluid.

Устройство работает следующим образом (см фиг.1). Буровая жидкость по бурильной колонне подается в промывочный канал 2 корпуса 1. Затем часть потока по тангенциальным каналам 9 камеры 8 предварительного закручивания и тангенциальным каналам 4 поступает в вихревую камеру 3, а другая часть потока через сопла 7 - в продольные пазы 6 (или через камеру смешения 13 в диффузор 14 (см. фиг.3, 4 и 5)), далее - в межтрубное пространство.The device operates as follows (see figure 1). Drilling fluid is supplied through the drill string to the flushing channel 2 of the housing 1. Then, part of the flow through the tangential channels 9 of the preliminary twisting chamber 8 and the tangential channels 4 enters the vortex chamber 3, and the other part of the flow through the nozzles 7 - into the longitudinal grooves 6 (or through the chamber mixing 13 into the diffuser 14 (see figure 3, 4 and 5)), then into the annulus.

В вихревой камере 3 поток приобретает вращательное движение по спирали. При этом в вихревой камере 3 и центральной зоне забоя образуется разрежение. В результате периодического проскока буровой жидкости из призабойной зоны в вихревую камеру на выходе из камеры 3 генерируются гидроакустические волны. Далее тангенциальный поток радиального направления натекает на лезвие диафрагменного резонатора 11, попадает в тороидальную резонансную камеру 12 и через долото 5 - на забой скважины.In the vortex chamber 3, the flow acquires a rotational movement in a spiral. In this case, a vacuum forms in the vortex chamber 3 and the central zone of the face. As a result of periodic leakage of drilling fluid from the bottomhole zone into the vortex chamber, hydroacoustic waves are generated at the outlet of chamber 3. Next, a tangential flow of radial direction flows onto the blade of the diaphragm resonator 11, enters the toroidal resonance chamber 12 and through the bit 5 to the bottom of the well.

Использование кинетической энергии вращательного потока вихревой камеры 3 позволяет усилить энергию гидроакустических волн.Using the kinetic energy of the rotational flow of the vortex chamber 3 allows you to enhance the energy of hydroacoustic waves.

В результате забой скважины одновременно подвергается гидроакустическому, депрессионному и кавитационному воздействиям. Комплексное воздействие на забой скважины способствует высокоэффективно вести бурение глубоких скважин в геологически осложненных условиях, сохранению естественной продуктивности пласта в процессе первичного его вскрытия.As a result, the bottom of the well is simultaneously subjected to sonar, depression and cavitation. The complex effect on the bottom of the well contributes to highly efficient drilling of deep wells in geologically difficult conditions, preserving the natural productivity of the formation during its initial opening.

Устройство без конструктивных изменений может быть использовано для обработки призабойной зоны, вызова притока и освоения скважины. Кроме того, устройство может быть использовано в качестве гидроакустического диспергатора, эмульгатора, гомогенизатора многокомпонентных и многофазных жидкостей, для диспергирования бурового и тампонажного растворов непосредственно в скважине в процессе выполнения технологических операций.The device without structural changes can be used to process the bottom-hole zone, call the inflow and development of the well. In addition, the device can be used as a hydroacoustic dispersant, emulsifier, homogenizer of multicomponent and multiphase fluids, for dispersing drilling and grouting mortars directly in the well during technological operations.

Устройство имеет простую конструкцию, надежность в работе и технологичность в изготовлении.The device has a simple design, reliable performance and manufacturability.

Claims (1)

Гидроакустическое устройство для бурения скважины, включающее корпус с промывочными каналами, узел генерирования гидроакустических волн, выполненный в виде вихревой камеры с тангенциальными входными каналами, эжекционный узел, выполненный в корпусе для создания депрессии, и буровое долото, отличающееся тем, что вихревая камера установлена в корпусе устройства, эжекционный узел выполнен в виде трубки Вентури, а на корпусе устройства выполнены винтовые канавки. A hydro-acoustic device for drilling a well, comprising a body with flushing channels, a unit for generating hydro-acoustic waves made in the form of a vortex chamber with tangential inlet channels, an ejection unit made in the body for creating depression, and a drill bit, characterized in that the vortex chamber is installed in the body devices, the ejection unit is made in the form of a venturi, and screw grooves are made on the device body.
RU2007119094/03A 2007-05-22 2007-05-22 Hydro-acoustic facility for hole drilling RU2351731C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119094/03A RU2351731C2 (en) 2007-05-22 2007-05-22 Hydro-acoustic facility for hole drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119094/03A RU2351731C2 (en) 2007-05-22 2007-05-22 Hydro-acoustic facility for hole drilling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007119094A RU2007119094A (en) 2008-11-27
RU2351731C2 true RU2351731C2 (en) 2009-04-10

Family

ID=41015175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007119094/03A RU2351731C2 (en) 2007-05-22 2007-05-22 Hydro-acoustic facility for hole drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2351731C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007119094A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6029746A (en) Self-excited jet stimulation tool for cleaning and stimulating wells
CA2909334C (en) Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well
US8418725B2 (en) Fluidic oscillators for use with a subterranean well
RU2081292C1 (en) Nozzle for self-excited oscillations of drilling mud and drilling tool with this nozzle
CN202596580U (en) Novel pulse generator device
RU171177U1 (en) DEVICE FOR VIBROWAVE INFLUENCE ON PRODUCTIVE LAYERS OF AQUARIUM AND OIL AND GAS WELLS
CN104832106A (en) Improved pulse PDC bit for well drilling
RU2542015C1 (en) Rotary hydraulic vibrator
CN111395967A (en) Hydraulic harmonic high-power reinforced vibrator excited by screw
US6470980B1 (en) Self-excited drill bit sub
CN104763349B (en) A kind of drilling well reinforcing pulse polycrystalline diamond compact bit
RU68052U1 (en) Borehole Hydraulic Vibrator
RU2351731C2 (en) Hydro-acoustic facility for hole drilling
RU2270315C2 (en) Hydro-acoustic well drilling rig
RU2175718C2 (en) Equipment to treat face zone of pool and hydrodynamic generator of flow rate variations for it
RU2670623C9 (en) Method and device of borehole acoustic radiator with a smooth nozzle input for generating waves of pressure in annulus of injection well
RU2572250C2 (en) Method and device with ring for generation of pressure waves at bottom of well
RU97107521A (en) WELL-EQUIPMENT FOR PROCESSING THE BOTTOM-HOLE ZONE AND A HYDRODYNAMIC EXPENDITURE GENERATOR FOR IT
RU2705126C1 (en) Method of generating pressure waves in the annular space of an injection well and a jet acoustic radiator with a short nozzle and a slot resonator for its implementation
RU63714U1 (en) Borehole Hydroacoustic Generator
RU2186929C2 (en) Hydroacoustic drill bit
RU2789492C1 (en) Method for generating and modulating pressure waves in an injection wellbore and a device for its implementation
CN212105745U (en) Hydraulic harmonic high-power reinforced vibrator excited by screw
RU197772U1 (en) MONITOR FOR JET CEMENTATION OF THIN DISPERSED SOILS
RU2359098C2 (en) Hydro-acoustic device for well boring