RU59114U1

RU59114U1 - VIBRATION DRILLING WELL

Info

Publication number: RU59114U1
Application number: RU2006121575/22U
Authority: RU
Inventors: Анатолий Николаевич Правдюк; Александр Леонидович Маркелов; Ильгизар Хасимович Махмутов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Дмитрий Витальевич Страхов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-06-19
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Предложение относится к буровой технике и предназначено для вибрационного бурения скважин. 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. 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. В перепускной канал установлен шток, выполненный кольцевым и подпружиненный снизу посредством пружины, при этом шток перекрывает средний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении. В процессе работы устройства 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, что значительно продлевает срок службы долота. 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. 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 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. 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. A rod is installed in the bypass channel, made annular and spring-loaded from below by means of a spring, while the rod overlaps the middle row of radial holes of the nipple in the initial position. 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. As a result, the cone bit only vibrates, excluding impact loads, which significantly extends the life of the bit. 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 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 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;- 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 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 быстрому выходу из строя;- fourthly, the device creates shock loads on the bit, which leads to its rapid 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 the efficiency of its operation, 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, при этом в перепускной канал установлен шток, выполненный кольцевым и подпружиненный снизу, при этом шток перекрывает средний ряд радиальных отверстий ниппеля в исходном положении.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, while in the bypass the channel has a rod installed, made annular and spring-loaded from below, while the rod overlaps the middle row of radial holes of the nipple in the initial position.

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.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.

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, которые сообщаются между собой посредством перепускного канала 8, выполненного между корпусом 1 и ниппелем 2.The nipple 2 is provided with upper 4, middle 5 and lower 6 rows of radial holes. The nipple 2 is internally provided with a blind partition 7 separating the upper 4 and middle 5 rows of radial holes that communicate with each other through the bypass channel 8, made between the housing 1 and the nipple 2.

В перепускной канал 8 установлен шток 3, выполненный кольцевым и подпружиненный снизу посредством пружины 9, при этом шток 3 перекрывает средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2 в исходном положении.A rod 3 is installed in the bypass channel 8, which is annular and spring-loaded from below by means of a spring 9, while the rod 3 overlaps the middle row of radial holes 5 of the nipple 2 in the initial position.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Устройство устанавливают в компоновку бурильного инструмента как показано на фигуре, причем верхний конец корпуса 1 наворачивают на вал винтового забойного двигателя (ВЗД) 10, а в нижний конец корпуса 1 вворачивают долото 11 (например, шарошечное), имеющее центральный канал 12.The device is installed in the layout of the drilling tool as shown in the figure, with the upper end of the housing 1 being screwed onto the shaft of the downhole motor (VZD) 10, and a bit 11 (for example, cone) having a central channel 12 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 10, при этом поток жидкости, достигнув The device at the end of a flexible pipe or drill pipe string (not shown in Fig.) Is lowered into the well during the drilling interval, after which the fluid circulation in the drill pipe string is restored through the VZD 10, while the fluid flow reaches

устройства попадает внутрь корпуса 1 и через верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2 попадает в перепускной канал 8 и воздействует сверху на шток 3, в результате чего 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 штоком 3 в исходном положении.the device enters the housing 1 and through the upper row of radial holes 4 of the nipple 2 enters the bypass channel 8 and acts on top of the rod 3, as a result of which the latter, compressing the spring 9, goes down relative to the nipple 2 with the housing 1 until it opens the middle row of radial holes 5, which was blocked by the rod 3 in the initial position.

Циркуляцию жидкости продолжают, в следствии чего поток жидкости через открывшийся под действием давления жидкости средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2 попадает внутрь ниппеля 2, откуда жидкость сквозь нижний ряд радиальных отверстий 6 ниппеля 2 поступает в перепускной канал 8, воздействуя снизу на шток 3, создавает дополнительный подпор жидкости.The liquid continues to circulate, 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 pressure of the liquid, enters the nipple 2, from where the liquid through the lower row of radial holes 6 of the nipple 2 enters the bypass channel 8, acting from below on the rod 3, creates additional liquid back up.

Далее жидкость из внутреннего пространства ниппеля 2 попадает в центральный канал 12 долота 11, а оттуда на шарошки 13, при этом давление жидкости над штоком 3 падает и последний за счет возвратной силы пружины 9 и отмеченного выше дополнительного подпора жидкости, оказываемого на шток 3 снизу, возвращается обратно, перекрывая средний ряд радиальных отверстий 5 ниппеля 2.Further, the liquid from the inner space of the nipple 2 enters the central channel 12 of the bit 11, and from there to the cones 13, while the pressure of the liquid above the rod 3 drops and the latter due to the return force of the spring 9 and the additional liquid back pressure provided on the rod 3 from the bottom, comes back, blocking the middle row of radial holes 5 of the nipple 2.

Циркуляцию жидкости продолжают, при этом давление жидкости над штоком 3 внутри корпуса 1 возрастает и последний вновь опускается вниз, сжимая пружину 9, и открывает верхний ряд радиальных отверстий 4 ниппеля 2, в результате чего вновь происходит поступление жидкости в центральный канал 12 долота 11 и далее на шарошки 13.The liquid continues to circulate, while the pressure of the liquid above the stem 3 inside the housing 1 increases and the latter again drops down, compressing the spring 9, and opens the upper row of radial holes 4 of the nipple 2, as a result of which the liquid again enters the central channel 12 of the bit 11 and then on cones 13.

В дальнейшем цикл повторяется, при этом происходит пульсация жидкости, ведущая к вибрации устройства, при этом частота пульсаций прямо пропорциональна расходу жидкости.In the future, the cycle repeats, with the ripple of the fluid leading to the vibration of the device, while the ripple frequency is directly proportional to the flow rate of the fluid.

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.

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 through the bypass channel made between the housing and the nipple, while the rod is installed in the bypass channel nenny ring and spring loaded from below, with the piston rod overlaps the average number of radial holes of the pin in the rest position.