Патентний пошук

Технічний прогрес в області гірничої справи веде до появи все нових і нових машин та механізмів для покращення ефективності роботи так і до нових методів буріння.

Винахід [1] відноситься до бурової техніки і призначений для вібраційного буріння свердловин. Забезпечує підвищення динамічності навантаження на долото і поліпшення очищення вибою. Зазначена мета досягається тим, що воно забезпечене поршнями, кожен з яких встановлений усередині захисної втулки, закріпленої в корпусі, і забезпечений конфузора, дифузором і соплом, що утворюють струминний насос, всмоктувальний канал якого з'єднаний з подпоршневой порожниною, в прохідному каналі штока для розміщення в ньому кулі виконано сідло з можливістю часткового протікання рідини під кулею, а в штоку виконані відводи для зміни напрямку потоку рідини на 180° і канали, що з'єднують зони руйнування породи з зонами розрядження, створюваними зворотного струменем рідини з відводів. Пристрій складається з корпуса 1 (рис.1.4), всередині якого встановлено шток 2 за допомогою ніпеля 3 і шпонки 4. У прохідному каналі 7 штока 2 виконано сідло 5, на яке сідає куля 6. Сідло виконано з можливістю часткового протікання рідини під кулею. Канал 7 має відводи 8, повертаючи рідина на 180°, відведення закінчуються соплом 9. В корпусі встановлені захисні втулки 12, всередині яких встановлені поршні 10. У свою чергу поршні мають хвостовики 11. Поршні в верхній частині мають конфузор 13, в нижній частині дифузор 15, сопло 20 і всмоктувальний канал 14. Для запобігання перетоків рідини передбачені ущільнення 18. Канал 19 служить для відведення шламу від зони руйнування породи (рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Пристрій вібраційного буріння свердловин.

Пристрій встановлюється в компоновку бурильного інструменту за допомогою приєднувальних різьб 16 і 17. Елементи конфузор 13, дифузор 15, сопло 20, всмоктувальний канал 14 утворюють струменевий насос. А і Б - подпоршневі порожнини, пов'язані всмоктуючим каналом 14 струминного насоса. Пристрій встановлюється над долотом або в нижній частині бурильного інструменту і працює наступним чином. При відновленні циркуляції куля 6 починає коливання за рахунок прориву рідини під кулю, останній періодично починає закривати канал 7, створюючи гідравлічні удари. При цьому поршні створюють динамічну навантаження на долото. Ця навантаження посилюється за рахунок роботи струминних насосів, вбудованих в поршнях. При протіканні промивальної рідини під соплом 20 створюється розрідження, тобто всмоктувальний канал 14 відсмоктує рідина з порожнини Б, під поршнем створюється розрідження, за рахунок цього збільшується перепад тиску в поршні, відповідно зусилля, що діє на поршень. Динамічна навантаження також посилюється за рахунок зміни напрямку потоку рідини у відводах 8. Струмінь рідини сопла 9 також відсмоктує шлам із зони руйнування породи через канал 19 за рахунок ефекту струминного насоса.

Так в патенті [2] розглянуто винахід який відноситься до свердловинного обладнання, призначеного для імпульсного впливу на привибійну зону свердловини і виконання свердловинних робіт. Мета винаходу - підвищення ефективності роботи свердловинного вібратора за рахунок збільшення амплітуди пульсацій рідини. Мета винаходу - підвищення ефективності роботи свердловинного вібратора за рахунок збільшення амплітуди пульсацій рідини.

Зазначена мета досягається тим, що свердловинний вібратор, що включає корпус, верхній перехідних, встановлений на осі балансир і сідло з прохідним отвором, згідно винаходу, корпус має виступ, а вібратор забезпечений нижнім переводником і встановленої в корпусі каліброваної втулкою, яка спирається на виступ корпусу, при цьому всередині каліброваної втулки розміщений балансир, верхній торець якої виконаний у вигляді лопаті, а нижній - заодно з тарілкою для забезпечення періодичного перекриття прохідного отвору сідла, яке подпружинено і встановлено з можливістю обмеженого верхнього осьового переміщення всередині корпусу.

Існуючим відзнакою винаходу є те, що балансир у верхній частині виконаний у вигляді лопаті, а в нижній - у вигляді тарілки, при цьому виконання при розгойдуванні тарілки відбувається закриття прохідного отвору сідла, тим самим відбувається гідроудар, пульсацією рідини великої амплітуди. Установка сідла на пружину дозволяє при забиванні сідла, при надмірному підвищенні тиску рідини, стискання пружини, тим самим відбувається очищення каналу сідла. На рис.1.5 представлена конструктивна схема свердловинного вібратора. Свердловинний вібратор складається з корпусу 1 верхнього 2 і нижнього 3 переводника, підпружиненого сідла 4, що має прохідний отвір 6, пружини 5, каліброваної втулки 7, всередині якого встановлено балансир 8, виконаний заодно з тарілкою 9, який кріпиться за допомогою осі 10, корпус 1 забезпечений виступом 11.

Рисунок 1.5 – Конструктивна схема свердловинного вібратора.

Пристрій працює наступним чином. Свердловинний вібратор опускається в свердловину, і після відновлення циркуляції струмінь робочої рідини діє на лопать балансира, виводить його з рівноваги, за рахунок гідравлічних сил і балансир починає розгойдуватися з одного крайнього положення в інше. При перекритті прохідного перерізу сідла тарілкою відбувається гідроудар. Жорсткість пружини вибирається з урахуванням, що при нормальній роботі свердловинного вібратора сідло залишається в початковому положенні, якщо відбувається забивання каналу сідла механічними домішками, то під дією надмірного тиску робочої рідини сідло віджимається і механічними домішками вимиваються.

Патент [3] відноситься до гірської промисловості, може бути застосоване для підвищення ефективності буріння нафтових і газових горизонтальних свердловин турбінним способом і призначене для очищення горизонтальних ділянок свердловин за рахунок генерування радіальних коливань.

Пристрій пояснюється кресленнями, де на рис.1.6 показаний фронтальний розріз корпусу і - переріз А - А. Вібраційний пристрій для буріння переважно горизонтальних свердловин містить корпус 1 з внутрішньою порожниною і замковими з'єднаннями 2 для вбудовування в колону бурильних труб. В корпусі 1 виконані радіальні отвори 3 і поздовжній канал 6. По зовнішній стороні корпусу 1 закріплений за допомогою засобів кріплення 10 пружний елемент 5, який має форму порожнього циліндра і являє собою, наприклад, пристрій у вигляді камери, виконаної з еластичного матеріалу, діаметр якої перевищує зовнішній діаметр колони труб. Або в якості пружного елемента 5 може бути використаний пружний центратор, має порожнисті внутрішні порожнини. При кріпленні пружного елемента 5 до корпусу 1 формуються порожнини 4, обмежені внутрішньою поверхнею пружного елемента 5, зовнішньою поверхнею корпуса 1 і засобами кріплення 10, які виконані, наприклад, у вигляді хомутів. Внутритрубное простір допомогою перепускного пристрою 7 з'єднане через одне з радіальних отворів 3 і поздовжній канал 6 з затрубным простором. Перепускний пристрій 7 може бути виконано, наприклад, у вигляді підпружиненого клапана 8 з випускним отвором 9, що з'єднує поздовжній канал 6 і затрубний простір. Перепускний пристрій 7 може бути розташоване безпосередньо в поздовжньому каналі 6. Засоби кріплення 10 встановлені на однаковій відстані один від одного по периметру зовнішньої поверхні корпусу 1. Корпус 1 вібраційного пристрою за допомогою замкових з'єднань вбудовують в колону бурильних труб горизонтальної свердловини. Колону спускають у свердловину. Далі роботу вібраційного пристрою можна розділити на два етапи. На першому етапі випускний отвір 9 перекрито підпружиненим клапаном 8. За рахунок цього буровий розчин наповнює порожнину 4 пружного елемента 5 через радіальні отвори 3. В результаті вібраційний пристрій, перебуваючи ближче до нижньої стінки горизонтальної свердловини (т. к. відчуває дію сили тяжіння), піднімає колону бурильних труб у напрямку до верхньої стінці свердловини. При цьому тиск у внутритрубном просторі підвищується і стискає підпружинений клапан 8, який відкриває вихідний отвір 9 в корпусі 1. На другому етапі крізь відкритий випускний отвір 9 буровий розчин виходить в затрубний простір. У результаті тиск у внутритрубном просторі падає, і пружний елемент 5 стискається під дією сили тяжіння. Колона бурильних труб притискається до нижньої стінки горизонтальної свердловини. При падінні тиску підпружинений клапан 8 розтискається і закриває випускний отвір 9 в корпусі 1. Таким чином, відбувається повний цикл коливання, створюваного вібраційним пристроєм. Пропоноване вібраційний пристрій має вільну внутрішню порожнину, за рахунок чого спрощуються технологічні операції, пов'язані зі спуском обладнання в свердловину.

Рисунок 1.6 – Вібраційний пристій для буріння свердловин