RU59116U1

RU59116U1 - VIBRATION DRILLING WELL

Info

Publication number: RU59116U1
Application number: RU2006125350/22U
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов; Владимир Иванович Кострач; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин. Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус, шток с проходным каналом, а также седло, выполненное в проходном канале штока для размещения в нем шара. Шток снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и штоком. В перепускном канале на внутренней поверхности корпуса тангенциально размещены лопатки, позволяющие корпусу вращаться относительно штока, частичного перекрывая и изменяя проходное сечение нижнего ряда радиальных отверстий штока. Сверху корпус соосно и жестко оснащен генератором импульса, состоящим из кожуха и полого сердечника, причем полый сердечник герметично установлен в кожух и подпружинен посредством пружины вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха. Шток жестко соединен с кожухом. Генератор импульса преобразует пульсацию жидкости в соосные малоамплитудные колебания на компоновке бурильного инструмента, тем самым способствуя снижению сил трения. Результатом чего является улучшение передачи нагрузки, то есть обеспечивается плавность подачи нагрузки на долото и снижение крутильных напряжений в колонне, особенно при наклонно-направленном бурении, что приводит к повышению срока службы долота. Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связано с возможностью промывки устройства в процессе работы, а возможность применения устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности. 1 илл. на 1 л.The proposal relates to drilling equipment and is intended for vibration drilling of wells. A device for vibratory drilling of wells includes a housing, a rod with a passage channel, and also a saddle made in the passage channel of the rod to accommodate the ball. The rod is equipped with upper and lower rows of radial holes that communicate with each other through the bypass channel made between the body and the rod. Blades are tangentially placed in the bypass channel on the inner surface of the casing, allowing the casing to rotate relative to the rod, partially overlapping and changing the passage section of the lower row of radial holes of the rod. From above, the housing is coaxially and rigidly equipped with a pulse generator consisting of a casing and a hollow core, the hollow core being hermetically mounted in the casing and spring loaded upward with the possibility of limited axial movement relative to the casing. The stem is rigidly connected to the casing. An impulse generator converts fluid pulsation into coaxial low-amplitude vibrations on the layout of a drilling tool, thereby contributing to a decrease in friction forces. The result of which is an improvement in load transfer, that is, a smooth loading of the load on the bit and a reduction in torsional stresses in the string are ensured, especially during directional drilling, which leads to an increase in the life of the bit. The proposed device has a simple design, and increasing its efficiency is associated with the ability to flush the device during operation, and the possibility of using the device when drilling small diameter wells expands its functionality. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин.The proposal relates to drilling equipment and is intended for vibration drilling of wells.

Известно устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2239043, Е 21 В 7/24, опубл. БИ №30 от 27.10.2004 г.), включающее корпус, поршни, установленные с возможностью взаимодействия друг с другом и образования совместно с перегородками и уплотнениями замкнутых гидравлических камер, клапан и шток, имеющий канал, при этом один из поршней установлен над штоком и имеет проходной канал прямоугольного сечения, внутри которого расположен клапан, выполненный в виде установленного на оси маятника, верхний торец которого выполнен в виде лопасти, а нижний - заодно с тарелкой, которая установлена с возможностью периодического перекрытия канала штока.A device for vibration drilling of wells is known (patent RU No. 2239043, E 21 B 7/24, publ. BI No. 30 of 10.27.2004), including a housing, pistons installed with the possibility of interaction with each other and formation together with partitions and seals of closed hydraulic chambers, a valve and a rod having a channel, while one of the pistons is mounted above the rod and has a passage channel of rectangular cross section, inside of which there is a valve made in the form of a pendulum mounted on the axis, the upper end of which is made in the form of a blade, and the lower d - at the same time with the plate, which is installed with the possibility of periodic overlapping of the stem channel.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для вибрационного бурения скважин (патент RU №2258791, Е 21 В 7/24, опубл. в БИ №23 от 20.08.2005 г.), содержащее корпус, шток с проходным каналом, ниппель и шпонку, при этом устройство снабжено поршнями, каждый из которых установлен внутри защитной втулки, закрепленной в корпусе, и снабжен конфузором, диффузором и соплом, образующим струйный насос, всасывающий канал которого соединен с подпоршневой полостью, причем в проходном канале штока для размещения в нем шара выполнено седло с возможностью частичного протекания жидкости под шаром, а в штоке выполнены отводы для изменения направления потока жидкости на 180° и каналы, соединяющие зоны разрушения породы с зонами разряжения, создаваемыми обратной струей жидкости из отводов.Closest to the proposed technical solution is a device for vibration drilling of wells (patent RU No. 2258791, E 21 B 7/24, published in BI No. 23 of 08.20.2005), comprising a housing, a rod with a passage channel, a nipple and a key wherein the device is equipped with pistons, each of which is installed inside the protective sleeve fixed in the housing, and is equipped with a confuser, a diffuser and a nozzle forming a jet pump, the suction channel of which is connected to the under-piston cavity, and in the passage channel of the rod for placing the ball in it saddle with the possibility of partial leakage of fluid under the ball, and the rod bends are made to change the fluid flow direction by 180 ° and channels connecting rock fracture zones with zones of vacuum created by the liquid jet of reverse bends.

Как прототипу, так и аналогу в той или иной мере присущи общие недостатки:Both prototype and analogue in one way or another have common disadvantages:

- во-первых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;- firstly, the complexity of the design, due to the large number of nodes and parts;

- во-вторых, конструкция устройства не позволяет производить бурение скважин малого диаметра;- secondly, the design of the device does not allow drilling of small diameter wells;

- в-третьих, устройство в процессе работы загрязняется и не промывается, в связи с чем ухудшается эффективность его работы;- thirdly, the device in the process of work gets dirty and is not washed, in connection with which the efficiency of its work deteriorates;

- в-четвертых, жесткая подача нагрузки на долото сокращает его срок службы.- fourthly, a rigid supply of load to the bit reduces its service life.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства и повышение срока службы долота, а также повышение эффективности работы устройства с возможностью его применения при бурении скважин малого диаметра.The technical task of the utility model is to simplify the design of the device and increase the life of the bit, as well as increase the efficiency of the device with the possibility of its use when drilling wells of small diameter.

Указанная задача решается устройством для вибрационного бурения скважин, содержащим корпус, шток с проходным каналом, а также седло, выполненное в проходном канале штока для размещения в нем шара.This problem is solved by a device for vibrational drilling of wells, comprising a housing, a rod with a passage channel, and also a saddle made in the passage channel of the rod to place a ball in it.

Новым является то, что шток снабжен верхним и нижним рядами радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и штоком, при этом в перепускном канале на внутренней поверхности корпуса тангенциально размещены лопатки, позволяющие корпусу вращаться относительно штока, частичного перекрывая и изменяя проходное сечение нижнего ряда радиальных отверстий штока, при этом сверху шток соосно и жестко оснащен генератором импульса, состоящим из кожуха и полого сердечника, причем полый сердечник герметично установлен в кожух и подпружинен вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха.What is new is that the stem is provided with upper and lower rows of radial holes that communicate with each other through a bypass channel made between the body and the rod, while in the bypass channel on the inner surface of the body tangentially placed blades that allow the body to rotate relative to the stem, partially overlapping and changing the flow cross section of the lower row of stem radial holes, the top of the stem coaxially and rigidly equipped with a pulse generator consisting of a casing and a hollow core, and the hollow core is hermetically mounted in the casing and spring loaded upward with the possibility of limited axial movement relative to the casing.

На фигуре изображено предлагаемое устройство для вибрационного бурения скважин.The figure shows the proposed device for vibration drilling of wells.

Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус 1, шток 2 герметично установленный внутри корпуса 1, а также седло 3, выполненное в проходном канале 4 штока 2 для размещения в нем шара 5. Шток 2 снабжен верхним 6 и нижним 7 рядами радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала 8, выполненного между корпусом 1 и штоком 2. В перепускном канале 8 на внутренней поверхности корпуса 1 тангенциально размещены лопатки 9, позволяющие корпусу 1 вращаться относительно штока 2, частичного перекрывая и изменяя проходное сечения нижнего ряда радиальных отверстий 7 штока 2. Сверху корпус 1 соосно и жестко оснащен генератором импульса 10, состоящим из кожуха 11 и полого сердечника 12, причем полый сердечник 12 герметично установлен в кожух 11 и подпружинен посредством пружины 13 вверх с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно кожуха 11. Шток 2 жестко соединен с кожухом 11.A device for vibratory drilling of wells includes a housing 1, a rod 2 hermetically mounted inside the housing 1, and a saddle 3 made in the passage channel 4 of the rod 2 to accommodate the ball 5. The rod 2 is provided with upper 6 and lower 7 rows of radial holes that communicate between themselves by means of a bypass channel 8, made between the housing 1 and the rod 2. In the bypass channel 8 on the inner surface of the housing 1 are blades 9 tangentially placed, allowing the housing 1 to rotate relative to the rod 2, partially overlapping and changing the cross-section of the lower row of radial holes 7 of the rod 2. From above, the housing 1 is coaxially and rigidly equipped with a pulse generator 10, consisting of a casing 11 and a hollow core 12, the hollow core 12 being hermetically installed in the casing 11 and spring loaded upward with a spring 13 with the possibility of limited axial movement relative to the casing 11. The rod 2 is rigidly connected to the casing 11.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем на верхний конец полого сердечника 12 генератора импульса 10 наворачивают нижний конец винтового забойного двигателя (ВЗД) 14, а в нижний конец штока 2 вворачивают долото 15 (например, истирающее), имеющее центральный канал 16 и истирающую рабочую поверхность 17. С целью исключения «поршневания» в процессе работы генератора импульса 10 кожух 11 оснащен технологическим отверстием 18.The device is installed in the layout of the drilling tool as shown in the figure, and at the upper end of the hollow core 12 of the pulse generator 10 they screw the lower end of the downhole motor (VZD) 14, and a bit 15 (for example, abrasive) having a central channel is screwed into the lower end of the rod 2 16 and an abrasive work surface 17. In order to avoid "pistoning" during operation of the pulse generator 10, the casing 11 is equipped with a technological hole 18.

Устройство на конце бурильной колонны труб (на фиг. не показано) спускают в скважину в интервал бурения. После чего восстанавливают циркуляцию жидкости по колонне бурильных труб и ВЗД 14, при этом поток жидкости, достигнув устройства, попадает The device at the end of the drill pipe string (not shown in FIG.) Is lowered into the well during the drilling interval. Then restore the circulation of fluid along the string of drill pipes and VZD 14, while the fluid flow, reaching the device, gets

внутрь полого сердечника 12 и далее через внутреннее пространство 19 кожуха 11 генератора импульса 10 попадает внутрь штока 2, при этом шар 5 садится на седло 3 и герметично перекрывает проходной канал 4.inside the hollow core 12 and then through the inner space 19 of the casing 11 of the pulse generator 10 enters the rod 2, while the ball 5 sits on the seat 3 and hermetically closes the passage channel 4.

В результате давление во внутреннем пространстве 19 кожуха 11 генератора импульса 10 и поток жидкости воздействует снизу на нижний торец полого сердечника 12, сжимая пружину 13, что приводит к перемещению полого сердечника 12, а также ВЗД 14 и всей компоновки бурильного инструмента вверх, то есть генератор импульсов 10 увеличивается в длине, одновременно с этим поток жидкости через верхний ряд радиальных отверстий 6 штока 2 попадает в перепускной канал 8, где воздействует на тангенциально размещены лопатки 9, что приводит к вращению корпуса 1 относительно штока 2.As a result, the pressure in the inner space 19 of the casing 11 of the pulse generator 10 and the fluid flow acts from below on the lower end of the hollow core 12, compressing the spring 13, which leads to the movement of the hollow core 12, as well as the VZD 14 and the entire assembly of the drilling tool up, that is, the generator pulses 10 increases in length, at the same time, the fluid flow through the upper row of radial holes 6 of the rod 2 enters the bypass channel 8, where the blades 9 are tangentially placed, which leads to rotation of the housing 1 relative stock 2.

Поток жидкости с вращением опускается вниз по перепускному канала 8, достигая нижнего ряда радиальных отверстий 7, при этом корпус 1, вращающийся относительно штока 2, увеличивает проходное сечение нижнего ряда радиальных отверстий 7, открывая их и пропуская поток жидкости в проходной канала 4 ниже седла 3 штока 2. В этот момент перемещение вверх полого сердечника 12 в кожухе 11 генератора импульса 10, ВЗД 14 и всей компоновки бурильного инструмента прекращается и за счет возвратной силы пружины 13 вышеуказанные элементы конструкции устройства опускаются вниз, при этом полый сердечник 12 возвращается в первоначально положение (см фиг.), а генератор импульсов 10 сокращается в длине. Поток жидкости из проходного канала 4 ниже седла 3 попадает в центральный канал 12 долота 11 и далее на истирающую его рабочую поверхность 19. Корпус 1 продолжает вращаться и уменьшает проходное сечение нижнего ряда радиальных отверстий 7 штока 1, перекрывая их, при этом во внутреннем пространстве 19 кожуха 11 генератора импульса 10 возрастает.The fluid flow with rotation goes down along the bypass channel 8, reaching the lower row of radial holes 7, while the housing 1, rotating relative to the rod 2, increases the flow area of the lower row of radial holes 7, opening them and passing the fluid flow in the passage channel 4 below the seat 3 rod 2. At this moment, the upward movement of the hollow core 12 in the casing 11 of the pulse generator 10, VZD 14 and the entire assembly of the drilling tool stops and due to the return force of the spring 13, the above-mentioned structural elements of the device op skayutsya down, the hollow core 12 returns to the original position (see Fig.), and the pulse generator 10 is reduced in length. The fluid flow from the passage channel 4 below the seat 3 enters the central channel 12 of the bit 11 and then onto the abrasive working surface 19. The housing 1 continues to rotate and reduces the flow area of the lower row of radial holes 7 of the rod 1, blocking them, while in the inner space 19 the casing 11 of the pulse generator 10 increases.

В дальнейшем выше описанный цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства. Частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости. Генератор импульса преобразует пульсацию жидкости в соосные малоамплитудные колебания на компоновке бурильного инструмента, тем самым способствуя снижению сил трения. Результатом чего является улучшение передачи нагрузки, то есть обеспечивается плавность подачи нагрузки на долото и снижение крутильных напряжений в колонне, особенно при наклонно-направленном бурении, что приводит к повышению срока службы долота.Further, the above described cycle is repeated, while there is a pulsation of the liquid, leading to vibration of the device. The pulsation frequency is directly proportional to the flow rate. An impulse generator converts fluid pulsation into coaxial low-amplitude vibrations on the layout of a drilling tool, thereby contributing to a decrease in friction forces. The result of which is an improvement in load transfer, that is, a smooth loading of the load on the bit and a reduction in torsional stresses in the string are ensured, especially during directional drilling, which leads to an increase in the life of the bit.

Предлагаемое устройство имеет простую конструкцию, а повышение эффективности его работы связано с возможностью промывки устройства в процессе работы, а возможность применения устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности.The proposed device has a simple design, and increasing its efficiency is associated with the ability to flush the device during operation, and the possibility of using the device when drilling small diameter wells expands its functionality.

Claims

A device for vibratory drilling of wells, comprising a housing, a rod with a passage channel, and a saddle made in the passage channel of the rod to accommodate a ball, characterized in that the rod is provided with upper and lower rows of radial holes that communicate with each other via a bypass channel, made between the housing and the stem, while in the bypass channel on the inner surface of the housing tangentially placed blades that allow the housing to rotate relative to the stem, partially overlapping and changing the passage a section of the lower row of radial holes of the rod, the top of the rod coaxially and rigidly equipped with a pulse generator consisting of a casing and a hollow core, the hollow core being hermetically seated in the casing and spring-loaded upward with the possibility of limited axial movement relative to the casing.