RU60966U1

RU60966U1 - VIBRATION DRILLING WELL

Info

Publication number: RU60966U1
Application number: RU2006126393/22U
Authority: RU
Inventors: Фанис Нурмехаматович Маннанов; Роман Алексеевич Табашников; Рафагат Габделвалиевич Габдуллин; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2007-02-10

Abstract

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.

Устройство для вибрационного бурения скважин содержит корпус, ниппель, установленный внутри корпуса и шток, размещенный внутри ниппеля, при этом шток имеет возможность ограниченного осевого перемещения относительно ниппеля с корпусом.A device for vibratory drilling of wells includes a housing, a nipple mounted inside the housing and a rod located inside the nipple, the rod having the possibility of limited axial movement relative to the nipple with the housing.

Ниппель снабжен верхним, средним и нижним рядами радиальных отверстий. Ниппель внутри снабжен глухой перегородкой, разделяющей верхний и средний ряды радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем.The nipple is provided with upper, middle and lower rows of radial holes. The nipple inside is equipped with a blank partition separating the upper and middle rows of radial holes that communicate with each other through a bypass channel made between the housing and the nipple.

В перепускной канал установлен подпружиненный снизу посредством пружины шток, выполненный дифференциальным кольцевым, при этом в корпусе напротив дифференциального кольцевого штока, перекрывающего в исходном положении средний ряд радиальных отверстий ниппеля, выполнены радиальные каналы сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью дифференциального кольцевого штока с наружным пространством устройства.A differential spring-loaded rod is installed in the bypass channel and is spring-loaded from the bottom by means of a spring. Moreover, in the housing opposite the differential ring rod, which in the initial position overlaps the middle row of the radial holes of the nipple, radial channels are made which communicate in the operating position the space above the lower stage of the differential ring rod with the outer space devices.

В процессе работы устройства происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости.During the operation of the device, a pulsation of the liquid occurs, leading to vibration of the device, while the frequency of the pulsations is directly proportional to the flow rate of the liquid.

В результате шарошечное долото совершает только вибрационные колебания, исключая ударные нагрузки, что значительно продлевает срок службы долота.As a result, the cone bit only vibrates, excluding impact loads, which significantly extends 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 спуска на гибкой трубе и использование устройства при бурении скважин малого диаметра расширяет его функциональные возможности.The proposed device has a simple design, and increasing the efficiency of its operation is associated with the ability to flush the device during operation, and the possibility of descent on a flexible pipe and the use of the device when drilling small diameter wells expands its functionality.

1 илл. на 1 л.1 ill. for 1 liter

Description

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 rod 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 dated 08/08/2005), comprising a housing, a rod with a through 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 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 степени присущи общие недостатки:Both the prototype and the analogue, to one degree 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 и спускать устройство на гибкой трубе;- secondly, the design of the device does not allow drilling of small diameter wells and lowering the device on a flexible pipe;

- в-третьих, устройство в процессе работы загрязняется и не промывается, в связи с чем ухудшается эффективность его работы.- thirdly, the device is contaminated and not washed during operation, and therefore its performance is deteriorating.

- в-четвертых, устройство создает ударные нагрузки на долото, что ведет к его быстрой поломке и соответственно выходу из строя;- fourthly, the device creates shock loads on the bit, which leads to its rapid breakdown and, accordingly, failure;

- в-пятых, не возможна работа устройства при спуске его на гибкой трубе.- fifthly, the device is not possible when lowering it on a flexible pipe.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции устройства, исключение ударных нагрузок на долото в процессе работы устройства и повышение эффективности его работы, а также возможность спуска устройства на гибкой трубе и использования устройства при бурении скважин малого диаметра.The technical task of the utility model is to simplify the design of the device, eliminate shock loads on the bit during operation of the device and increase its efficiency, as well as the ability to lower the device on a flexible pipe and use the device when drilling small diameter wells.

Указанная задача решается устройством для вибрационного бурения скважин, содержащим корпус, ниппель, установленный внутри корпуса, шток, имеющий возможность осевых перемещений относительно ниппеля с корпусом.This problem is solved by a device for vibrational drilling of wells, comprising a housing, a nipple mounted inside the housing, a rod having axial movements relative to the nipple with the housing.

Новым является то, что ниппель снабжен верхним, средним и нижним рядами радиальных отверстий, при этом ниппель внутри снабжен глухой перегородкой, разделяющей верхний и средний ряды радиальных отверстий, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала, выполненного между корпусом и ниппелем, причем в перепускной канал установлен подпружиненный снизу шток, выполненный дифференциальным кольцевым, при этом в корпусе напротив дифференциального кольцевого штока, который в исходном положении перекрывает средний ряд радиальных отверстий ниппеля, выполнены радиальные каналы, сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью дифференциального кольцевого штока с наружным пространством устройства.What is new is that the nipple is provided with upper, middle and lower rows of radial holes, while the nipple is equipped with a blank partition separating the upper and middle rows of radial holes, which communicate with each other through the bypass channel made between the body and the nipple, and to the bypass channel a spring-loaded rod made of a differential annular is installed, while in the case opposite the differential annular rod, which in its initial position covers the middle row of the radial th pin holes, provided with radial channels communicating the space in the operating position above the lower stage differential annular rod with an outer space of the device.

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, ниппель 2, установленный внутри корпуса 1, шток 3, имеющий возможность осевых перемещений относительно ниппеля 2 с корпусом 1. Ниппель 2 снабжен верхним 4, средним 5 и нижним 6 рядами радиальных отверстий. Ниппель 2 внутри снабжен глухой перегородкой 7, разделяющей верхний 4 и средний 5 ряды радиальных отверстий, сообщающиеся между собой посредством перепускного канала 8, выполненного между корпусом 1 и ниппелем 2.A device for vibrational drilling of wells includes a housing 1, a nipple 2 mounted inside the housing 1, a rod 3 having axial movements relative to the nipple 2 with the housing 1. The nipple 2 is provided with an upper 4, middle 5 and lower 6 rows of radial holes. The nipple 2 inside is equipped with a blind partition 7, separating the upper 4 and middle 5 rows of radial holes communicating with each other through the bypass channel 8, made between the housing 1 and the nipple 2.

В перепускной канал 8 установлен подпружиненный снизу посредством пружины 9 шток 3, выполненный дифференциальным кольцевым, при этом в корпусе 1 напротив дифференциального кольцевого штока 3, перекрывающего в исходном положении средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2, выполнены радиальные каналы 10 сообщающие в рабочем положении пространство над нижней ступенью 11 дифференциального кольцевого штока 3 с наружным пространством устройства.In the bypass channel 8, a rod 3, spring-loaded from below by means of a spring 9, is made, made of a differential ring, while in the housing 1 opposite the differential ring rod 3, which in the initial position overlaps the middle row of radial holes 5 of the nipple 2, radial channels 10 are made which communicate in the working position over the lower stage 11 of the differential annular rod 3 with the outer space of the device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем на верхний конец корпуса 1 наворачивают нижний конец винтового забойного двигателя (ВЗД) 12, а в нижний конец корпуса 1 вворачивают долото 13 (например, шарошечное), имеющее центральный канал 14.The device is installed in the layout of the drilling tool as shown in the figure, with the lower end of the downhole screw motor (VZD) 12 being screwed onto the upper end of the housing 1, and a bit 13 (for example, cone) having a central channel 14 is screwed into the lower end of the housing 1.

Устройство на конце гибкой трубы или бурильной колонны труб (на фиг. не показано) спускают в скважину в интервал бурения. После чего восстанавливают циркуляцию жидкости в колонне бурильных труб через ВЗД 12, при этом поток жидкости, достигнув устройства попадает внутрь корпуса 1 и через верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 попадает в перепускной канал 8 воздействует сверху на дифференциальный кольцевой шток 3, в результате последний, сжимая пружину 9 опускается вниз относительно ниппеля 2 с корпусом 1 до тех пор, пока не откроется средний ряд радиальных отверстий 5, который был перекрыт дифференциальным кольцевым штоком 3 в исходном положении. Жидкость в устройство продолжают нагнетать, в следствии чего поток жидкости через открывшийся под действием давления жидкости средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2 попадает внутрь ниппеля 2. Давление над и под глухой перегородкой 7 выравнивается. Далее жидкость по внутреннему пространству ниппеля 2 сквозь нижний ряд радиальных отверстий 6 ниппеля 2 поступает в перепускной канал 8, воздействуя снизу на дифференциальный кольцевой шток 3.The device at the end of the flexible pipe or drill pipe string (not shown in FIG.) Is lowered into the well during the drilling interval. Then restore the circulation of fluid in the drill pipe string through the VZD 12, while the fluid flow, reaching the device enters the housing 1 and through the upper row of radial holes 4 of the nipple 2 gets into the bypass channel 8 acts on top of the differential annular rod 3, as a result of the latter, compressing the spring 9 goes down relative to the nipple 2 with the housing 1 until the middle row of radial holes 5 is opened, which was closed by the differential ring rod 3 in the initial position. The liquid continues to be pumped into the device, as a result of which the fluid flow through the middle row of radial holes 5 of the nipple 2, which was opened under the influence of the fluid pressure, enters the nipple 2. The pressure above and below the blind partition 7 is equalized. Further, the liquid in the inner space of the nipple 2 through the lower row of radial holes 6 of the nipple 2 enters the bypass channel 8, acting from below on the differential annular rod 3.

Одновременно с этим жидкость из внутреннего пространства ниппеля 2 попадает в центральный канал 14 долота 13, а оттуда на шарошки 15, при этом давление жидкости над дифференциальным кольцевым штоком 3 падает и последний за счет возвратной силы пружины 9 и отмеченного выше давления, оказываемого на него снизу возвращается обратно, перекрывая средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2, причем радиальные каналы 10, сообщающие пространство над нижней ступенью 11 дифференциального кольцевого штока 3 с наружным пространством устройства оказывают дополнительный подпор на дифференциальный кольцевой шток 3 при возврате последнего в исходное положение. Жидкость в устройство по колонне бурильных труб продолжают нагнетать, при этом давление жидкости над дифференциальным кольцевым штоком 3 внутри корпуса 1 вновь возрастает и последний вновь опускается вниз, сжимая пружину 9, и открывая верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2, и вновь происходит поступление жидкости в центральный канал 14 долота 13 и далее на шарошки 15. В дальнейшем цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости. В результате шарошечное долото совершает только вибрационные колебания, исключая ударные нагрузки, а это продлевает срок службы долота.At the same time, the liquid from the inner space of the nipple 2 enters the central channel 14 of the bit 13, and from there to the cones 15, while the pressure of the liquid above the differential ring rod 3 drops and the latter due to the return force of the spring 9 and the pressure exerted on it from below returns, overlapping the middle row of radial holes 5 of the nipple 2, and the radial channels 10, communicating the space above the lower stage 11 of the differential ring rod 3 with the outer space of the device have additional support for the differential annular rod 3 when the latter returns to its original position. The fluid continues to be pumped into the device along the drill pipe string, while the fluid pressure above the differential annular rod 3 inside the housing 1 again increases and the latter again drops down, compressing the spring 9, and opening the upper row of radial holes 4 of the nipple 2, and the fluid flows again the central channel 14 of the bit 13 and further to the cones 15. In the future, the cycle is repeated, while there is a ripple of the liquid, leading to vibration of the device, while the frequency of the ripple is directly proportional to the flow rate of the liquid. As a result, the roller bit performs only vibrational vibrations, excluding impact loads, and this extends the life of the bit.

Claims

A device for vibrational drilling of wells, comprising a housing, a nipple mounted inside the housing, a rod having axial movement relative to the nipple with the housing, characterized in that the nipple is provided with upper, middle and lower rows of radial holes, while the nipple is provided with a blank partition separating the upper and middle rows of radial holes that communicate with each other by means of a bypass channel made between the housing and the nipple, and a spring-loaded spring is installed in the bypass channel a lower rod made by a differential annular, while in the case opposite the differential annular rod, which in the initial position covers the middle row of radial holes of the nipple, radial channels are made that communicate in the working position above the lower stage of the differential annular rod with the outer space of the device.