SU1162933A1 - Гидромеханическое долото для бурения скважин - Google Patents

Description

Изобретение относится к гидроме^ ханическому· долоту для бурения скважин с регулируемым изменением угла наклона сопловой головки.

Известно гидромеханическое доло- 5 то, в котором полый цилиндрический корпус сообщается через став буровых штанг с источником.жидкости под давлением и имеет торцовую плату с расходящимися на конце щелевидными 10 отверстиями для размещения в них сопловых головок в виде отдельных насадок со сферической опорой, контактирующей с платой 92.

При опускании такого долота в 15 скважину сопловые головки занимают вертикальное положение. При истечении через них струй жидкости насадки занимают наклонное по отношению к оси скважины положение, благодаря 20 сферической опоре и приданию щелям формы конуса. Изменяя давление жидкости, истекающей через насадки, возможно изменение их угла наклона тем самым, режима воздействия струй 25 на забой скважины.

Однако процесс управления положением насадок за счет изменения давления жидкости достаточно сложен и не обеспечивает заданной точности. Кро- зд мр того, разрушение породных перемычек, образующихся между канавками, полученными в результате воздействия струй, с помощью резцов невыгодно с энергетической точки зрения. $$

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является гидромеханическое долото для бурения скважин, включающее сообщаемый с источником жидкости под давлением по- дд лый корпус, оснащенный породоразрушающими элементами, полую сопловую головку с соплами, смонтированную в корпусе, установленную в направляющих и соединенную с полостью корпуса, и привод для перемещения сопловой головки [2] .

В этом долоте привод содержит поворотные штанги с резцами и кронштейны с рычагами, которые кинемати- & чески связаны с сопловой головкой при помощи эксцентриковых осей, подвешенных на кронштейнах.

При вращении долота струи жидкости образуют на забое воронку, а резцы 5$ обрабатывают периферийную часть скважины. При изменении физико-механических характеристик разрушаемых на

забое скважины пород в сторону увеличения, размеры воронки уменьшаются и увеличиваются усилия, действующие на оконтуривающие резцы, что приводит к повороту сопловой головки на некоторый угол от оси скважины к периферии. После размыва периферийной части забоя усилия на резцах уменьшаются и сопловая головка за счет реакции струй возвращается в исходное положение.

При таком выполнений долота площадь, обрабатываемая струями, невелика и, следовательно, сопровождается повышенной энергоемкостью разрушения. Крбме того, оконтуривающие резцы подвергаются быстрому износу, так как периферийная часть забоя в меньшей степени разрушается струями жидкости.

Цель изобретения - уменьшение энергоемкости процесса разрушения.

Поставленная цель достигается тем, что в гидромеханическом долоте для бурения скважин, включающем сообщаемый с источником жидкости под давлением полый корпус, оснащенный породоразрушающими элементами, полую сопловую головку с соплами, смонтированную в корпусе, установленную в направляющих и соединенную с полостью корпуса, и привод для перемещения сопловой головки, последний выполнен в виде сидящих на одном валу лопастной турбинки и эксцентрикового кулачка, кинематически связанного с сопловой головкой, и соединенной с ней возвратной пружины, причем’ корпус выполнен с каналом для подачи жидкости на лопасти турбинки.

При этом сопла головки размещены одно от другого вдоль нее на расстоянии, не превышающем удвоенной величины эксцентриситета кулачка.

На фиг.1 показано предлагаемое гидромеханическое долото; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.З - вид Б на фиг.2; на фиг.4 - схема обработки забоя скважины предлагаемым долотом.

Гидромеханическое долото (фиг.1 и 2) имеет цилиндрический корпус 1 с внутренней полостью 2 и присоединительной резьбой 3 для сочленения со ставом буровых штанг (не показан).

Полость 2 корпуса 1 посредством штуцера 4 и гибкого патрубка 5 соединена с полостью 6 сопловой головки 7, которая установлена в направляющих

1162933

8, расположенных вдоль диаметральной линии торца корпуса 1 (фиг.З).

При помощи става буровых штанг полость 2 корпуса 1 сообщена с источником (не показан) жидкости под 5 давлением.

Сопловая головка 7 имеет возможность качательного перемещения в направляющих 8 относительно корпуса 1 от привода, состоящего из эксцен- ю трикового кулачка 9 и лопастной турбинки 10, сидящих на общем валу 11 в полости 12 корпуса 1. Эллипсовидный кулачок 9 имеет эксцентриситет, равный разности радиусов большей и 15 меньшей осей эллипса.

В полости 12 корпуса 1 закреплена ось 13, на которой одним концом , надета пружина 14, связанная^другим концом с сопловой головкой 7, в 20

днище которой установлены сопла 15 одно от другого на расстоянии, не превышающем удвоенной величины эксцентриситета кулачка 9.

Рабочий торец корпуса 1 снабжен 25 резцами 16 (фиг.З), неподвижными соплами 17 и пазами 18, выходящими в продольные пазы 19 на боковой стороне корпуса 1. Полость 2 корпуса 1 соединена посредством каналов 20 и 21 соответственно с соплами 22 и 17, где сопло 22 ориентировано на лопасти турбинки 10.

Долото работает следующим обра- , зом.

При подаче высоконапорной жидкости в полость 2 корпуса 1 она через штуцер 4 и гибкий патрубок 5 поступает в полость головки 7 и через ее сопла 15 попадает на забой. Одновременно высоконапорная жидкость через каналы 21 поступает в неподвижные сопла 17 корпуса 1, а через канал 20 и сопло 22 на турбин35

40

ку 10, которая вращает вал 11 и сидя щий на нем кулачок 9. Последний взаимодействует с головкой 7, сообщая ей возвратно-поступательное перемещение вдоль направляющих 8 с амплитудой, равной эксцентриситету кулачка 9. Устойчивость возвратно-поступательных перемещений головки 7 обеспечивает пружина 14.

При сообщении корпусу 1 вращения струи жидкости, истекающие из сопел 15, образуют на забое скважины канавки 23 (фиг.4), а струи из сопел 17 - канавку 24. Вследствие сложного движения сопел 15 (вращение и радиальное возвратнопоступательное перемещение) канавки 23 имеют форму, близкую к синусоиде. Расположение сопел 15 в головке 7 на расстоянии, не превышающем удвоенной величины эксцентриситета кулачка 9, обеспечивает взаимное пересечение канавок 23.

На забое остаются целички 25 породы, которые легко скалываются резцами 16, так как целички 25 породы имеют обнаженные поверхности, образованные стенками канавок 23 и 24.

I

Пр пазам 18 и 19 разрушенная порода потоком жидкости выносится в затрубное пространство.

Таким образом, бурение предлагаемым долотом характеризуется высокой надежностью в результате перемещения сопел независимо от изменения физико-механических свойств разбуриваемой породы и низкой энергоемкостью разрушения за счет увеличения площади забоя, обрабатываемой струями жидкости и легкого разрушения целичков породы.

1162933

Фиг.1

1162933

1162933

Вид 5

16

Фиг. 3

Claims (2)

1. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЕ ДОЛОТО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее сооб щаемый с источникрм жидкости под давлением полый корпус, оснащенный породоразрушающими элементами, полую сопловую головку с соплами, смонтированную в корпусе, установленную в направляющих и соединенную с полостью корпуса, и привод для перемещения сопловой головки, отличающееся тем, что, с целью уменьшения энергоемкости процесса разрушения, привод для перемещения сопловой головки выполнен в виде сидящих на одном валу лопастной, турбинки и эксцентрикового кулачка, кинематически связанного с сопловой головкой, и соединенной с ней возвратной пружины, причем корпус выполнен с каналом для подачи жидкости на лопасти турбинки.

2. Долото по π.Ί, отличаю - £ щ е е с я тем, что сопла головки размещены одно от другого вдоль нее на расстоянии, не превышающем удвоенной величины эксцентриситета кулачка.

Од

№

СО

СО

СО

>

1 1162933 2