RU2698336C2

RU2698336C2 - Well drilling method

Info

Publication number: RU2698336C2
Application number: RU2017138643A
Authority: RU
Inventors: Токтамыс Нусипхулович Мендебаев
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческий центр "Алмас"
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-08-26
Also published as: RU2017138643A3; RU2017138643A

Abstract

FIELD: drilling of soil and rocks; mining.

SUBSTANCE: invention relates to the field of mining operations, namely, to the well drilling method. Well drilling method involves lowering the downhole hydraulic motor into the well, which consists of a stator with semi-cylindrical blades and a hollow rotor forming a working chamber, and supply of flushing fluid. Working chamber is equipped with a bottom attached to the stator. Between semi-cylindrical blades working chamber is divided by circular wall into outer parts in front end of rotation, smooth turning into internal parts. Bottom of outer part of working chamber is made with transverse ledge with exceeding of semi-cylindrical blades towards inner surfaces. Flushing fluid is directed to bottom of outer part of working chamber in direction of stator rotation. Side radial channels are pierced on rotor with inlet facing towards movement of flushing liquid from inner part of working chamber and outlet - into rotor cavity.

EFFECT: enabling achievement of high energy characteristics of well drilling method on volume of supplied flushing liquid.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области горноразведочных работ, а именно к способам бурения скважин.The invention relates to the field of exploration, and in particular to methods of drilling wells.

Известен способ бурения скважин, включающий спуск в скважину забойного гидравлического двигателя, состоящего из статора и ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости. X. Акчурин, В. Ипполитов, С. Соломенников. Возможные пути повышения эффективности строительство скважин. Бурение & Нефть, май, 2004.A known method of drilling wells, including the descent into the well of a downhole hydraulic motor, consisting of a stator and a rotor forming a working chamber, and the supply of flushing fluid. X. Akchurin, V. Ippolitov, S. Solomennikov. Possible ways to increase the efficiency of well construction. Drilling & Oil, May 2004.

Однако в данном способе не имеются технологические возможности для полного использования потенциальной энергии промывочной жидкости.However, in this method there are no technological possibilities for the full use of the potential energy of the flushing liquid.

Прототипом изобретения выбран способ бурения скважин, включающий спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости. Булатова А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнес центр», 2001.The prototype of the invention selected a method of drilling wells, including the descent into the well of a downhole hydraulic motor, consisting of a stator with semi-cylindrical blades and a hollow rotor, forming a working chamber, and the supply of flushing fluid. Bulatova A.I., Proselkov Yu.M. Technology for drilling oil and gas wells. Textbook for high schools. - M .: Nedra-Business Center LLC, 2001.

Недостатки прототипа - низкие значения энергетических характеристик способа на объем подаваемой промывочной жидкости, что также указывает на неполное использование потенциальной энергии последней, со снижением эффективности бурения скважин.The disadvantages of the prototype are low values of the energy characteristics of the method on the volume of supplied flushing fluid, which also indicates the underutilization of the potential energy of the latter, with a decrease in the efficiency of well drilling.

Задача изобретения - повышение эффективности способа бурения скважин.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method of drilling wells.

Технический результат - достижение высоких энергетических характеристик способа бурения скважин на объем подаваемой промывочной жидкости посредством использования силы веса и направленности промывочной жидкости в рабочей камере.The technical result is the achievement of high energy characteristics of the method of drilling wells for the volume of supplied flushing fluid by using the force of weight and directivity of the flushing fluid in the working chamber.

Это достигается тем, что в известном способе бурения скважин, включающем спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости, согласно изобретению, рабочую камеру оснащают дном, прикрепляемым к статору, между полуцилинрическими лопастями круговой стенкой разделяют на внешние части в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части, при этом дно внешней части рабочей камеры выполняют поперечным уступом с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей, промывочную жидкость наклонно направляют на дно внешней части рабочей камеры по направлению вращения статора, на роторе пробивают боковые радиальные каналы, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части рабочей камеры и выходом в полость ротора.This is achieved by the fact that in the known method of drilling wells, including the descent into the well of a downhole hydraulic motor, consisting of a stator with half-cylindrical blades and a hollow rotor forming a working chamber, and the supply of flushing fluid, according to the invention, the working chamber is equipped with a bottom attached to the stator between with semi-cylindrical blades, the circular wall is divided into external parts at the front-end ending turning smoothly into the internal parts, while the bottom of the outer part of the working chamber is with a peaked ledge with an excess of half-cylindrical blades towards the inner surfaces, the washing liquid is obliquely directed to the bottom of the outer part of the working chamber in the direction of rotation of the stator, lateral radial channels are punched on the rotor, with their inlet facing the movement of the washing fluid from the inner part of the working chamber and exit to the rotor cavity.

Отличительными признаками изобретения - промывочную жидкость наклонно направляют на дно внешней части рабочей камеры обеспечивается преобразование силы веса столба промывочной жидкости и ее выталкивающей силы в крутящий момент статора, образование зон разности давлений промывочной жидкости разделенные линией приложения потока промывочной жидкости на дно внешней части рабочей камеры, впереди нее по вращению высокие, сзади низкие, чем создаются благоприятные условия для увеличения значений крутящего момента статора и снижение гидродинамических помех его вращению.The distinguishing features of the invention are that the washing liquid is obliquely directed to the bottom of the outer part of the working chamber, the weight of the column of washing liquid and its buoyancy force are converted to the stator torque, the formation of zones of the pressure difference of the washing liquid separated by the line of application of the washing liquid flow to the bottom of the outer part of the working chamber, in front its rotation is high, low behind, which creates favorable conditions for increasing the stator torque and reducing hydro Response Dynamic interference to its rotation.

Выполнением дна внешней части рабочей камеры поперечным уступом с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей, появляются дополнительные площади приложения скоростного напора промывочной жидкости и эффект гидравлического прыжка сжатого потока, направленного на внутренние поверхности полуцилиндрических лопастей, способствующие повышению пульсации скоростей и давлений, следовательно, крутящего момента статора.By performing the bottom of the outer part of the working chamber with a transverse ledge with the excess in the direction of the inner surfaces of the semi-cylindrical blades, additional areas of application of the velocity head of the washing liquid and the effect of a hydraulic jump of the compressed flow directed to the inner surfaces of the semi-cylindrical blades appear, which increase the pulsation of speeds and pressures, therefore, torque stator.

Признаком - рабочую камеру между полуцилиндрическими лопастями круговой стенкой разделяют на внешние части в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части, при повороте потока промывочной жидкости в промежутке между окончаниями круговой стенки и внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей, последние испытывают наибольшие давления промывочной жидкости, чем, совокупно с предыдущими признаками, достигается полное использование ее потенциальной энергии и высокие энергетические характеристики способа бурения скважин.A sign - the working chamber between the semi-cylindrical vanes with a circular wall is divided into external parts at the front-end ending turning smoothly into the internal parts, when the washing fluid flows between the ends of the circular wall and the inner surface of the semi-cylindrical vanes, the latter experience the highest pressure of the washing fluid than , together with the previous signs, the full use of its potential energy and high energy characteristics is achieved and a method of drilling wells.

Признаком - на роторе пробивают боковые радиальные каналы, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части рабочей камеры и выходом в полость ротора, достигается эффективное удаление отработавшей промывочной жидкости из рабочей камеры без образования турбулентности потока.A sign is that lateral radial channels are punched on the rotor, with the inlet facing the movement of the flushing fluid from the inside of the working chamber and exit to the rotor cavity, effective removal of the spent flushing fluid from the working chamber is achieved without the formation of flow turbulence.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. показана схема забойного гидродигателя для реализации способа.The invention is illustrated in the drawing. In FIG. shows a diagram of a downhole hydraulic digester for implementing the method.

Забойный гидродвигатель содержит статор 1 с полуцилиндрическими лопастями 2 и полый ротор 3, образующие рабочие камеры, разделенные между полуцилиндрическими лопастями 2 круговыми стенками 4 на внешние части 5, в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части 6. Дно внешней части 5 рабочей камеры выполняют поперечным уступом 7 с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей 2.The downhole hydraulic motor comprises a stator 1 with half-cylindrical blades 2 and a hollow rotor 3, forming working chambers, divided between the half-cylindrical blades 2 by circular walls 4 into external parts 5, in the front by rotation end turning smoothly into the internal parts 6. The bottom of the outer part 5 of the working chamber perform transverse ledge 7 with the excess towards the inner surfaces of the semi-cylindrical blades 2.

На внутренней части 6 рабочих камер проведены отверстия 8 для прохода части промывочной жидкости без образования застойных зон в них.On the inner part 6 of the working chambers, holes 8 were made for the passage of part of the washing liquid without the formation of stagnant zones in them.

На роторе 3 пробивают боковые радиальные каналы 9, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части 6 рабочих камер и выходом в полость ротора 3.On the rotor 3, the lateral radial channels 9 are punched, with the entrance facing the movement of the washing liquid from the inner part 6 of the working chambers and the exit to the cavity of the rotor 3.

Способ осуществляют следующим образом. С началом процесса бурения скважин, потоки промывочной жидкости наклонно направляют на дно внешней части 5 рабочей камеры по направлению вращения статора 1 относительно невращающегося полого ротора 3, преобразованием веса столба промывочной жидкости и ее выталкивающей силы в крутящий момент статора 1. При этом во внешней части 5 рабочих камер образуются зоны высоких давлений впереди линии приложения потока промывочной жидкости на дно, и низких давлений сзади нее, и при соприкосновении потока со уступом 7 происходит гидравлический прыжок, сопровождающийся повышенной пульсацией скорости и давлений сжатой промывочной жидкости, приложенной на внутренние поверхности полуцилиндрических лопастей 2, совокупно усиливающие значение крутящего момента статора 1.The method is as follows. With the beginning of the drilling process, the flushing fluid flows obliquely directed to the bottom of the outer part 5 of the working chamber in the direction of rotation of the stator 1 relative to the non-rotating hollow rotor 3, by converting the weight of the column of flushing fluid and its buoyancy force into the torque of the stator 1. At the same time, in the outer part 5 working chambers, high pressure zones are formed in front of the line of application of the washing fluid flow to the bottom, and low pressures behind it, and when the flow comes into contact with step 7, a hydraulic jump occurs, accompanied by increased pulsation of the speed and pressure of the compressed flushing fluid applied to the inner surfaces of the semi-cylindrical blades 2, together reinforcing the value of the torque of the stator 1.

Далее, плавным поворотом в промежутке между окончаниями круговой стенки 4 и внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей 2, промывочная жидкость из внутренней части 6 рабочих камер через боковые радиальные каналы 9 поступает в полость ротора 3 для прохождения на следующую ступень забойного гидродвигателя. Часть промывочной жидкости из внутренней части 6 рабочих камер через отверстия 8 также протекает в направлении следующей ступени забойного гидродвигателя.Further, by smoothly turning between the ends of the circular wall 4 and the inner surface of the semi-cylindrical blades 2, the flushing fluid from the inner part 6 of the working chambers through the lateral radial channels 9 enters the cavity of the rotor 3 for passage to the next stage of the downhole hydraulic motor. Part of the flushing fluid from the inner part 6 of the working chambers through the openings 8 also flows in the direction of the next stage of the downhole hydraulic motor.

Эксперименты проведенные в лабораторных условиях по исследованию характеристик опытного образца забойного гидродвигателя, где статор 1 был изготовлен из прозрачного материала, позволили визуально изучить механизмы силового взаимодействия промывочной жидкости с элементами рабочей камеры забойной гидромашины.Experiments conducted in laboratory conditions to study the characteristics of a prototype downhole hydraulic motor, where the stator 1 was made of transparent material, allowed us to visually study the mechanisms of force interaction of the flushing fluid with the elements of the working chamber of the downhole hydraulic machine.

При зафиксированном положении статора в рабочей камере были произведены замеры давлений промывочной жидкости, при разных углах наклона подачи и расходах, показавшие, что данный способ бурения скважин имеет огромные ресурсы для повышения эффективности горноразведочных работ.With a fixed stator position in the working chamber, measurements of the washing fluid pressure were carried out at different feed angles and costs, which showed that this method of drilling wells has huge resources to increase the efficiency of mining operations.

Claims

A method of drilling wells, including lowering a downhole hydraulic motor into the well, consisting of a stator with half-cylindrical blades and a hollow rotor forming a working chamber, and supplying a flushing fluid, characterized in that the working chamber is equipped with a bottom attached to the stator, between the half-cylindrical blades, the circular wall is divided into the outer parts in the front end in rotation ending smoothly into the inner parts, while the bottom of the outer part of the working chamber is transverse ledge in excess of a hundred ONU semicylindrical inner surfaces of blades, the washing liquid is directed obliquely on the bottom of the outer portion of the working chamber in the direction of rotation of the stator on the rotor side radial ducts penetrate, facing towards the motion input flushing fluid from the interior of the working chamber and the outlet - in the rotor cavity.