Забойный механизм подачи бурового долота

 

Использование: бурение скважин на нефть и газ Сущность изобретения забойный механизм подачи бурового долота содержит сервопривод с регулятором, насос, гидравлически соединенный с сервоприводом и регулятором, состоящим из гидравлического реле времени, золотника, редуктора, дифференциатора клапанов реверса, прямого хода и возврата, при этом насос нагнетательным каналом соединен с клапаном возврата и гидравлическим реле времени, а всасывающим - с дифференциатором , золотником, клапаном прямого хода и гидравлическим реле времени, который через золотник. редуктор и дифференциатор соединен с полостями Нагрузка и Подъем сервопривода последняя через клапан реверса соединена с клапанами прямого хода и золотником 2 зпф-лы 7 ил.

(в) RRU U(u) (Я) 5 Е2131 68

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам .,g I ф.,:. ъ"

АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (21) 4840Л8/03 (22) 18.06.90 (46) 15.1293 Бюл Йа 45-46 (76) Грязев Алексей Александрович (54) ЗАБОЙНЫЙ МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ БУРОВОГО ДОЛОТА (57) Использование: бурение скважин на нефть и газ. Сущность изобретения: забойный механизм подачи бурового долота содержит сервопривод с регулятором, насос, гидравлически соединенный с сервоприводом и регулятором, состоящим.из гидравлического реле времени, золотника, редуктора, дифференциатора, клапанов реверса, прямого хода и возврата, при этом насос нагнетательным каналом соединен с клапаном возврата и гидравлическим реле времени, а всасывающим — с дифференциатором, золотником, клапаном прямого хода и гидравлическим реле времени, который через золотник. редуктор и дифференциатор соединен с полостями.

"Нагрузка" и "Подъем" сервопривода, последняя через клапан реверса соединена с клапанами прямого хода M,çîëîòíèêîM. 2 з.п.ф-лы, 7 ил.

2004765

Изобретение относится к забойным устройствам управления процессом бурения скважин.

Известен забойный механизм подачи долота, снабженный забойным насосом, „поршень которого имеет рабочую поверхность меньше рабочей поверхности узла подачи и через полый шток жестко связан с якорным устройством, цилиндр насоса >кестко связан с бурильными трубами, а нагнетательная полость насоса гидравлически связана с полостью эластичной камеры якорного устройства и с рабочей камерой подачи долота вверх через систему каналов и трубопроводов, которая снабжена узлом переключения, выполненным в виде подпружиненных колец, взаимодействующих с бросовым трубчатым элементом.

Недостатком этого механизма является

20 то, что он представляет собой стабилизатор

Поставленная цель достигается тем, что забойный механизм подачи бурового долота снабжен гидравлически связанными редуктором, дифференциатором, клапанами возврата и прямого хода, при этом насос нагнетательным каналом соединен с клапаном возврата и через золотниковый распределитель и редуктор — с дифференциатором, один из выходов которого связан с редуктором и через эолотниковый распределитель с полостями "Нагрузка" сервопривода, полости "Подьем" которого через золотниковый распределитель связаны с дифференциаторо л, с всасывающим каналом насоса л клапаном прямого хода, связанного с кланагрузки на буровое долото и поэтому, не способен отыскивать и поддерживать опти- . мальные режимы бурения, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее регулятор скорости вращения вала турбобура, включающий в себя датчик скорости вращения вала турбобура, золотниковый распределитель, насос, сервопривод и экстремальный регулятор; состоящий 30 из коммутатора, измерителя проходки и механизма сравнения скорости.

Недостатки этого устройства состоят в том; что оно, работая как стабилизатор частоты вращения вала турбобура, не способно отыскивать и поддерживать оптимальные режимы бурения при наличии многообразия состояния системы порода — долото, а также в том, что его использование не позволяет осуществить приработку нового бурового 40 долота и защитить его от перегрузок, Цель изобретения — оптимизация процесса бурения при наличии многообразия состояния системы порода — долота. паном возврата и золотниковым распределителем, Кроме того, с целью приработки нового бурового долота механизм снабжен реле времени, связанным с нагнетательным каналом насоса, с золотниковым распределителем и через регулируемый штуцер с всасывающим каналом насоса.

Устройство с целью защиты бурового долота от перегрузки снабжено клапаном реверса, связывающего полости "Нагрузка" сервопривода с золотниковым распределителем.

На фиг.1 изображено устройство, общий вид; на фиг.2 (2а, 2б, 2в) — продольный разрез по А — А на фиг.1; на фиг.3 — принципиальная схема устройства: на фиг.4 — график оптимизации режима бурения; на фиг.5 — график оптимизации режима бурения при переходе бурового долота из породы большей крепости в породу меньшей крепости; на фиг.б — график оптимизации режима бурения при переходе бурового долота в более крепкие породы; на фиг.7 — график оптимизации режима бурения при износе долота.

Забойный механизм подачи бурового долота 1 расположен между колонной бурильных труб 2 и забойным двигателем 3. Он включает полый корпус 4, нижний конец которого соединен с забойным двигателем 3, и соосно размещенный с ним полый ствол 5, верхний конец которого соединен с колонной бурильных труб 2. На стволе 5 размещены насос 6, поршни 7 и посаженная на шпонку 8 шлицевая полумуфта 9, которые скреплены с использованием распорных втулок 10, 11, 12, 13 и резьбы, соединяющей полый ствол 5 с колонной бурильных труб 2.

Втулки 11 и 12 в своей нижней части имеют отверстия 14, которые соединяют образованный. втулкой 12 и стволом 5 кольцевой зазор 15 с полостью "П". В канале 16 ствола

5 с помощью резьбовой втулки 17 закреплено сопло 18, разделяющее канал 16 на зоны

19 и 20 соответственно высокого и низкого давлений. В корпусе 4 соосно с ним и втулками 10, 11, 12, 13 размещены поршни 21, которые закреплены с помощью резьбы корпуса забойного двигателя 3, распорных втулок 22 и ЯЗ, шлицевой полумуфты 24, регулировочного кольца 25 и гайки 26. Втулки 22 и 23 в своей нижней части имеют отверстия 27, которые соединяют образованный корпусом 4 и втулкой 22 кольцевой зазор 28 с полостями "Н". Втулка 22 дополнительно имеет отверстия 29, соединяющие кольцевой зазор 28 с кольцевым зазором 30, образованный втулкой 22 и корпусом H„coса 6.

2004765

15

35

45

Полый ствол 5, соединенный с колонной бурильных труб 2, вместе с закрепленными на нем элементами представляют неподвижую. а корпус 4 с закрепленными в нем деталями представляет подвижную часть сервопривода, совершающая возвратно-, поступательное движение совместно с забойным двигателем 3, при этом шлицевые полумуфты 9 и 24 служат для восприятия реактивного момента, возникающего при бурении, и передачи его через шпонку 8 и полый ствол 5 на колонну бурильных труб 2.

В корпусе 3f насоса 6 выполнены: верхний 32 и нижний 33 кольцевые цилиндры с поршнями 34, имеющие возможность осевого перемещения и разделяющие цилиндры 32 и 33 ha полости 35 и 36, заполненные соответственно рабочей, например машинным маслом, и промывочной жидкостями.

Последняя по каналу 16 через сопло 18 прокачивается к забою скважины; подпружиненный золотник 37, имеющий пять входов, из которых два канала 38 связаны с зоной

20 низкого давления, два каналом 39 с зоной 19 высокого давления, пятый каналом

40 с кольцевым каналом 42, и два выхода, один из которых каналом 43 связан с. полостью 36 верхнего цилиндра 32, а другой каналом 44 — с полостью 36 нижнего цилиндра 33; подпружиненные клапаны переключения 45 и 46, штоки которых размещены в полостях 35 кольцевых цилиндров 32 и 33 и которые взаимодействуют с поршнями 34.

Клапан 45 имеет один вход, связанный каналом 47 с кольцевым каналом 42, и один выход, связанный каналом 48 с кольцевым каналом 49. Клапан 46 имеет один вход, связанный каналом 50 с полостью 35 нижнего цилиндра 33, и один выход, в который включен обратный клапан 51 и который каналом 52 связан с кольцевым каналом 42.

Полость 35 нижнего цилиндра 33 каналом

53 связана с выходами обратных клапанов

54, 55 и с одним из входов клапана ИЛИ 56, второй вход которого связан с полостью 35 верхнего цилиндра 32, а его выход, являющийся каналом нагнетания насоса 6, кольцевым каналом 57 связан с каналом 58.

Кроме того, полость 35 верхнего цилиндра

32 связана с выходом обратного клапана 59.

Входы обратных клапанов 55 и 59 связаны между собой и с каналом 60, являющимся всасывающим каналом насоса 6, который связан с расположенные в корпусе 31 насоса 6 между цилиндрами 32 и 33 регулятор, включающий в себя гидравлическое реле времени 62, золотниковый распределитель

63, редуктор 64, дифференциатор 65, клапаны: реверса 66, возврата 67 и прямого хода

68, Реле 62 предназначе ::> для регулирования продолжительности и параметров приработки нового шарошечного долота и представляет собой заполненную рабочей жидкостью поршневую пару с подпруженным поршнем, шток которого снабжен pasмещенной в цилиндре винтовой нарезкой.

Реле 62 имеет один расположенный между поршнем и нарезанной частью штока вход, связанный каналом 69, кольцевым коллектором 57 с нагнетательным каналом насоса

6, и два выхода, в один иэ которых включен регулируемый штуцер 70 и который кольцевым коллектором 61 соединен с всасывающом каналом 60 насоса 6, а второй, со стороны резьбовой нарезки штока, каналом

71 связан с одним из входов золотника 63.

Золотниковый распределитель 63 служит для изменения направления потока рабочей жидкости и выполнен в виде подпружиненного блока четырех поршней, жестко соединенных между собой. Он имеет пять входов, из которых один каналом 71 связан с вторым выходом реле 62, второй каналом 72 связан с одним из выходов дифференциатора 65, два каналами 73, 74, 75, 76, отверстием 77, кольцевым зазором 15 и отверстиями

14 соединены с полостями П {Подъем) сервопривода, а пятый каналом 78 соединен с клапанами 66, 67, 68 и пять выходов, из которых один каналом 79 связан с редуктором 64, три кольцевым коллектором 61 с всасывающим каналом 60 насоса " v. пятый каналцм 80 с входом клапана реверса 65 и далее кольцевым зазором 30,.28, отверстиями 29 и 27 связан с полостями Н (Нагрузка) сервопривода. Редуктор 64 предназначен для регулирования параметров рабочей жидкости и выполнен в виде запорного органа, в исходном положении которого между клапаном и его седлом имеется зазор. На штоке клапана жестко закреплен подпружиненный поршень, размещенный в цилиндре отдельно от клапанного узла, Он имеет три входа, из которых один, расположенный над клапаном, каналом 79 соединен с первым выходом золотникового распределителя 63, другой, расположенный в подпоршневой полости, каналом 72 соединен с выходом дифференциатора 65 и вторым входом золотникового распределителя 63, а третий, расположеяный в надпоршневой полости, каналом 81 соединен с собственным выходом, расположенным под клапаном, и с входом диффе рек циатора 65: Диффере н циатор

65 служит для измерения изменения скорости бурения и управления редуктором 64, Он включает в себя соосно расположенные друг под другом с возможностью осевого перемещения полую втулку 82 и клапан 83, удерживаемые в исходном положении пру2004765

20

50

>кинами соответственно 84 и 85. Втулка 82 в своей верхней части имеет направляющую с пазами 86, выполняющие роль штуцера, в нижней — седло клапана 83. На штоке 87 клапана 83 за. реплены крестообразная на„правляющая 88 и поршень 89, размещенный в заполненном рабочей жидкостью цилиндре 90. над- и подпоршневая полости которого соединены между собой байпасами 91 и 92 с включенными в.них соответственно обратным клапаном 93 и регулируемым штуцером 94. Он имеет один вход, соединенный каналом 81 с подклапанной и надпоршневой полостями редуктора

64, и два выхода, из которых один каналом

72 связан с подпоршневой полостью редуктора 64 и вторым входом золотника 63, а второй связан с всасывающим каналом 60 насоса 6. Клапан реверса 66 предназначенг для экстренного возврата сервопривода в исходное положение в случае, когда осевая нагрузка на буровом долоте превысит заданную, не превышающая паспортной, и настраивается соответствующим поджатием пружины, Он имеет один вход, соединенный каналом 80 с полостью (Н) "Нагрузка" сервопривода, и один выход, связанный каналами 95 и 78 с входом клапана 68 прямого хода, с выходом клапана 67 возврата и с пятым входом золотникового распределитЕля 63, Клапаны 67 и 68 представляют собой подпружиненные двухпоршневые золотники, предназначены соответственно для возврата подвижной части сервопривода из крайнего нижнего поло>кения, когда выбран весь ход, в крайнее верхнее (исходное) поло>кение и наоборот путем воздействия на золотниковый распределитель 63 и имеют по одному входу и выходу. Вход клапана 67 возврата каналом 58 и кольцевым коллектором 57 соединен с нагнетательным каналом насоса 6, а его выход каналом 78 соединен с пятым входом золотникового распределителя 63 и каналом 95 с выходом клапана реверса 66 и входом клапана 68 прямого хода, выход которого каналом 96 и кольцевым коллектором 61 связан с всасывающим каналом 60 насоса 6. Над- и подпоршнввые полости клапанов 45, 46, 67 и 68 сообщены между собой байпасами 97, способствующие беспрепятственному их перемещению. устройство имеет соответствующие уплотнительные элементы, обеспечивающие надежность его работы и защиту узлов и деталей от абразивного износа.

Работает устройство следующим образом, Буровой инструмент спускают в скважину без упора на забой и с помощью буровой лебедки затормаживают. Затем включают буровые насосы и прокачивают жидкость по каналу бурового инструмента к забою скважины, включая насос 6, который работает следующим образом.

Промывочная жидкость, проходя через сопла 18, создает перепад давления, под действием которого она из зоны 19 высокого давления по каналу 39 поступает на вход золотника 37 и далее по каналу 44 в полость

36 нижнего цилиндра ЗЗ, перемещая вверх поршень 34, вытесняя из полости 35 рабочую жидкость, которая одновременно поступае по каналу 50 на вход клапана переключения 46 и по каналу 53 к выходам обратных клапанов 54, 55 и на вход клапана

ИЛИ 56, с выхода которого являющийся каналом нагнетания, через кольцевой коллектор 57 поступает.к регулятору и далее к сервоприводу. Одновременно с этим зона

20 низкого давления соединена каналом 38, золотником 53, каналом 43 с полостью 36 верхнего цилиндра 32 и рабочая жидкость из сервопривода через регулятор по кольцевому коллектору 61 и каналу 60 поступает на входы обратных клапанов 55 и 59 (обратный клапан 55 под действием созданного на сопле 18 перепада давления закрыт} и.далее поступает в полость 35 верхнего цилиндра

32, перемещая его поршень 34. Промывочная жидкость из полости 36 цилиндра 32 по каналу 43, через золотник 53 и каналу 38 поступает в зону 20 низкого давления и далее основным потоком промывочной жидкости уносится к забою скважины, Таким образом происходит переток рабочей жидкости с давлением, равным перепаду давления на сопле 18, из полости 35 нижнего цилиндра 33 к потребителю и от него в полость 35 верхнего цилиндра 32.

Этот переток осуществляется до тех пор, пока поршень 34 нижнего цилиндра 33 не включит клапан переключения 46. Рабочая жидкость под давлением из полости 35 нижнего цилиндра 33 по каналам 52, отжав обратный клапан 51, 42, 47 поступает на вход клапана переключения 45 и по каналу 40 на пятый вход золотника 37. Золотник 37 занимает другое крайнее положение, йри котором полость 36 верхнего цилиндра 32 каналами 43 и 39 соединяется с зоной 19 высокого давления, а полость 36 нижнего цилиндра 33 каналами 44 и 38 соединяется с зоной 20 низкого давления. В результате этого промывочная жидкость поступает в полость 36 верхнего цилиндра 32, перемещая его поршень 34 вниз и вытесняя из полости 35 рабочую жидкость, которая поступает на вход клапана ИЛИ 56 и с выхода последнего по кольцевому коллектору 57 через регулятор к сервоприволу, оiкуда f1Q каналам 61 и 60. чере: обрл г н и к а пан >5

2004765

25

50 осевую нагрузку на буровом, долоте, при этом рабочая жидкость из полости П сервоп- б (обратный клапан 59 закрыт перепадом давления), по каналу 53 поступает в полость 35 нижнего цилиндра 33, перемещая его поршень 34 вниз — клапан переключения 46 занимает исходное положение, а промывочная жидкость из полости 36 нижнего цилиндра 33 по каналам 44 и 38 поступает в зону

20 низкого давления, т.е. происходит переток рабочей жидкости из верхнего цилиндра

32 к потребителю и от него в нижний ци- 10 линдр 33, Этот переток происходит до тех пор, пока поршень 34 верхнего цилиндра 32 не включит клапан переключения 45, при этом пятый вход золотника 37 каналами 40, 42, 48, 49, обратным клапаном 54 и каналом 53 соединится с полостью 35 нижнего цилиндра 33, полость 36 которого соединена с зоной 20 низкого давления — золотник 37 под действием возвратной пружины, занимает исходное положение, в результате чего вновь происходит переток рабочей жидкости из полости 35 нижнего цилиндра к потребителю и от него в полость 35 верхнего цилиндра 32 по ранее описанной схеме.

Рабочая жидкость, нагнетаемая насосом 6, из кольцевого коллектора 57 поступает на вход клапана возврата 67 и по каналу

69 на вход гидравлического реле времени

62, поршень которого под воздействием усилия давления перемещается вниз, вытесняя из подпоршневой полости рабочую жидкость во всасывающий канал 60 насоса

6 во времени, длительность которого достаточна для приработки нового бурового шарошечного долота и регулируется штуцером

70 членами буровой бригады в зависимости от типа долота в соответствии с рекомендациями и приобретенным опытом, постепен, но выдвигая иэ цилиндра нарезанную часть штока чем обеспечивается плавное увеличение параметров рабочей жидкости, способствующие лучшей приработки и увеличению стойкости опор долота.

Из реле времени 62 рабочая жидкость по каналу 71 поступает на вход золотникового распределителя 63, откуда по каналу 79 на вход редуктора 64 и через зазор между седлом и клапаном по каналу 81 поступает в надпоршневую полость редуктора 64, на вход дифференциатора 65 и далее через пазы 86 втулки 82 по каналу 72, золотниковый распределитель 63, каналу 80, зазору 30, отверстиям 29 во втулке 22, зазору 28 и отверстиям 27 в полость Н сервопривода, 55 заставляя его подвижную часть вместе с забойным двигателем 3 перемещаться в сторону забоя скважины и создавая тем самым ривода по отверстиям 14, зазору 15, каналу

76, отверстиям 77. каналам 75, 74 и 73 поступает на вход золотникового распределителя 63 и далее в кольцевой коллектор 61 и всасывающий канал 60 насоса 6.

В период приработки долота процесс

его нагруженил, как упоминалось выше, осуществляется плавно и изображен на участке

1 фиг.4 после чего происходит более интенсивное нагружение долота и разрушение горной породы, что иллюстрируется участком 2 фиг.4. Интенсификация разрушения горной породы осуществляется вследствии то."о, что рабочая жидкость, проходя через пазы 86 дифференциатора 65, создает перепад давления пропорциональный расходу, величина которого, в свою очередь, пропорциональна скорости бурения, следовательно, перепад давления, созданный в дифференциаторе 65 пропорционален скорости бурения, под действием которого по. лая втулка 82 вместе с клапаном 83 и поршнем 89 перемещаются вниз, .сжимая пружины 84 и 85, при этом жидкость из подпоршневой полости через байпасы 91 и

92 перетекает в надпоршневую.

Одновременно с этим поддействием того же перепада давления поршень редуктора 64, сжимал возвратную пружину, перемещается вниз и открывает клапан, увеличивая сечение проходного канала и па-. раметры (расход и давление) рабочей жидкости, поступающей в полость Н сервопривода, что приводит к увеличению нагрузки на буровом долоте, и следовательно, к скорости бурения (V > О). Увеличение скорости бурения (V > О), в свою очередь, вызывает увеличение расхода рабочей жидкости, что ведет к увеличению перепада давления на дифференциаторе 65, следствием чего является увеличение параметров ра6очей жидкости, поступающей в полость Н сервопривода. Этот процесс интенсификации разрушения горной породы будет происходить до тех пор, пока увеличение давления рабочей жидкости (равно увеличение осевой нагрузки на буровом долоте) уже не вызывает увеличения скорости бурения (V = О), что характеризует собой выход на оптимальный режим бурения (точка 1 фиг.4).

В процессе выхода на оптимальный режим, в соответствии с чувствительностью участвующих в этом процессе узлов, возможны недоход до оптима; ьной точки 1 или перехода за нее, т.е. режим бурения будет характеризоваться параметрами, соответствующие оптимальной области, ограниченной точками 2 и 3.

Если при выходе в оптимальный режим урения нагрузка на буровомдолоте достиг2004765

20

30

55 нет заданной,(равная паспортной или несколько меньшая), то рабочая жидкость из канала 80 через клапан реверса 66 по каналам 95 и 78 поступит в пятый вход золотникового распределителя 63, переместив его блок поршней в другое крайнее положение, при этом рабочая жидкость от реле 62, минуя редуктор 64 и дифференциатор 65, поступит в полости П,сервопривода, подвижная часть которого начнет перемещаться вверх, вытесняя из его полостей Н рабочую жидкость во всасывающий канал

60 насоса 6. Это перемещение будет происходить до тех пор, пока не включится клапан

68 прямого хода, при этом пятый вход золотниковога распределителя 63 каналами 78 и

95, кольцевым коллектором 61 соединится с всасывающим каналом 60 насоса 6 — залотниковый распределитель 63. своей пружи . ной возвращается в исходное положение, при котором рабочая жидкость вновь поступает в полости Н сервопривода, а ега поло- сти П соединяются с всасывающим каналом

60 насоса 6.

Если в процессе разрушения горной породы сервопривод выберет свой ход и займет крайнее нижнее положение, то, аналогично клапану 66, сработает клапан 67 возврата, Момент возврата подвижной части сервопривода определяется бурильщиком по увеличению веса бурильного инструмента, что будет зарегистрировано соответствующими приборами, установленными в буровой установке, и является командой для спуска бурильного инструмента на величину хода сервопривода, После занятия сервоприводом своего исходного положения вновь начинается процесс поиска оптимального режима бурения, но уже без процесса приработки шарошечного долота,:

Известно, что в процессе проводки скважины встречаются пропластки породы, обладающие различной буримостью, при этом в породах с лучшей буримостью (менее крепкие) максимум скорости бурения достигается с меньшей нагрузкой на буровом долоте, чем в породах средней крепости, а в более крепких породах она достигается с большей нагрузкой.

Переход в менее крепкие породы с оптимальной нагрузкой ранее разбуриваемой (более крепкой) породы (фиг.5) в первый момент будет сопровождаться увеличением скорости бурения (точки 1 и 4)> что приведет к последующему увеличению параметров рабочей жидкости, поступающей в полость

Н сервопривода., Но увеличение давления (равно нагрузки на долото) ведет не к увеличению, а уменьшению скорости бурения (V < О) (тачки 4 и 5), что в свою очередь, приведет к уменьшению расхода жидкости и уменьшению расхода жидкости и уменьшению перепада давления в диффер нциаторе 65. B результате этого под действием возвратной пружины клапан редуктора 64 переместится вверх, уменьшая зазор между ним и седлом. Одновременно с этим полая втулка 82 и клапан 83 поддействием пружин соответственно 84 и 85 тоже будут перемещаться вверх, при этом жидкость в цилиндре 9Q из надпоршневой полости по байпасу

92 будет перетекать в его подпоршневую полость. В связи с тем, что в байпас 92 вмонтирован регулируемый .штуцер 70, то перемещение клапана 83 будет несколько медленнее перемещения втулки 82, т.е. в момент подъема втулки 82 и клапана 83 между клапаном 83 и его седлом образуется зазор, через который часть рабочей жидкости по каналу втулки 82 сливается во всасывающий канал 60 насоса 6 с увеличением ее расхода через дифференциатор 65 и с уменьшением давления в полости Н сервопривода, в следствии чего снижается нагрузKG на буровом долоте и уменьшается скорость бурения (точки 5 и 6) во времени, в течении которого осуществляется перекрытие канала втулки 82 клапаном 83. Это перекрытие осуществляется в результате встречного. движения клапана 83 и втулки 82 — клапан 83 под действием возвратной пружины 85 движется вверх, а втулка 82, в связи сув,еличившимся через дифференциатор 65 расходом рабочей жидкости, ведущий к увеличению на нем перепада давления, вниз.

С перекрытием канала во втулке 82 давление в полостях Н возрастает, что ведет к увеличению скорости бурения и расходу рабочей жидкости через дифференциатор 65 с увеличением на нем перепада давления, под действием которого клапан редуктора

64 перемешается вниз, увеличивая параметры рабочей жидкости, выводя тем самым в соответствии с ранее описанной схемой процесс разрушения горной породы в оптимальный режим (точка 7, или область, ограниченная точками 8-9).

Переход в более крепкие породы с оптимальной нагрузкой ранее разбуриваемой (менее крепкой) породы (фиг,6) будет сопровождаться уменьшением скорости бурения (V < О) (точки 1-10), что вызовет уменьшение количества прокачиваемой через дифференциатор 65 рабочей жидкости и уменьшение на нем перепада давления, в результате чего одновременно редуктором 64 уменьшаются параметры рабочей жидкости, а часть ее через зазор между клапаном 83 и его седлом подается во всасывающий канал 60

2004765 насоса 6, с увеличением расхода через дифференциатор 65 и уменьшенйем давления в полостях Н сервапривода, вследствии чего снижается нагрузка на буровом долоте и скорость бурения (точки IO — 11) во времени, в течение которого клапан 83 перекроет канал втулки 82. После закрытия клапаном 83 своего седла давление в полостях Н сервопривода возрастает, что ведет к увеличению нагрузки на буровом долоте, скорости бурения к увеличению перепада давления на дифференциаторе 65,, под действием которого клапан редуктора 64 перемещается вниз, увеличивая параметры рабочей жидкости, выводя тем самым в соответствии с ранее описанной схемой процесс разрушения горной породы в оптимальный режим (точка 12 или область, ограниченная точками 13 и 14).

Также известно, что механическая скорость бурения из-за износа долота не остается постоянной, а постепенно уменьшается во времени, при этом эффективная нагрузка на буровом долоте (Рэф.) смещается к началу координат зависимости, а сама кривая становится более пологой, Это означает, что по истечении определенного промежутка времени образуется иное сочетание системы "долото-порода", при котором эффективное разрушение горной породы происходит с меньшей нагрузкой и меньшей скоростью, чем при системе новое долото — порода. Пусть через промежуток времени Лц образуется такое сочетание системы "долото — порода", которой соответствует кривая

1 зависимости V> = 1(Р1) (фиг,7), а буровое долото входит в эту систему с нагрузкой, отвечающей оптимальному режиму бурения, предшествующему сочетанию долото— порода (переход из точки 1 в точку 15), Этот промежуток времени 6t< определяется чувствительностью узлов регулятора; реагирующих на изменение скорости бурения, при

Формула изобретения

1. ЗАБОЙ Н Ы И МЕХАНИЗМ ПОДАЧИ

БУРОВОГО ДОЛОТА, включающий золотниковый распределитель, насос и сервапривод, отличающийся. тем, что, с целью оптимизации процесса бурения при налйчии многообразия состояния системы порода - доло-о, ан снабжен гидравлически связанными редуктором, дифференциаторам, клапанами возврата и прямого хода, при этом насос нагнетательным каналом связан с клапаном возврата и через золотникавый распределитель и редуктор - c дифференциаторам, один из выходов котокотором клапан 83 открывает канал втулки

82 и часть жидкости поступает во всасывающий канал 60 насоса 6 с увеличением расхода через дифференциатар 65 и умень5 шением давления в полостях Н сервопривода. В результате этого снижается нагрузка на буровом долоте и скорость бурения (точки 15-16) во времени, в течение которого клапан 83 перекроет свое седло, после чего

10 давление в полостях Н сервопривода возрастает, что ведет к увеличению нагрузки на буравам долоте и скорости бурения с последующим увеличением параметров рабочей жидкости и выводом в соответствии с ранее

15 описанной схемой процесса разрушения горной породы в оптимальный режим (точка

17 или область, ограниченная точками 18 и

19), но уже при ином сочетании системы

"долото — порода".

20 В следующие промежутки времени, длительность которых определяется той же чувствительностью узлов регулятора, при этом длительность каждого последующего промежутка времени больше предыдущего

25 (A ti < All+1) и каждому из которых соответствует свое состояние системы долото — порода, процесс поиска оптимального режима осуществляется аналогично, например, переход из кривой 1 в кривую 2 и поиск по ней

30 оптимального режима.

Таким образом, забойный механизм подачи бурового долота способен находить и поддерживать оптимальный режим разрушения горной породы при наличии мнагооб35 разия состояния системы порода — долото, осуществлять приработку нового шарашечного бурового долота и защитить его от перегрузки, чта позволит повысить эффективность буровых работ, 40 (56) Авторское свидетельство СССР

N 791912, кл. Е 21 g 19/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М-129580, кл. Е 21 В 19/08, 1960, 45 рого связан с редуктором и через золатниковый распределитель - с полостями

"Нагрузка" сервопривода, полости "Подъем" которога через золотниковый распре50 делитель связаны с дифференциатором, с всасывающим каналом насоса и клапаном прямого хода, связанного с клапаном возврата и залатниковым распределителем.

2, Механизм по п.1, отличающийся тем, что, с целью приработки нового бурового долота, он снабжен реле времени, связанным с нагнетательным клапаном насоса, золотчикавым распределителем и через регулируемый штуцер - с всасывающим к»

16 налом насоса.

3. Механизм по п.1, отличающийся что, с ся тем,, с целью защиты бурового долота от перегрузки, он снабжен клапаном реверса, связывающим полости "Нагрузка" сервопривода с золотниковым распределителем, 2004765

II ° ° г

i)i"; l)j

2004765

2004765

Ю 64 77

2004?65 дпк

Заказ 3388

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/Б

Производственно-издательский комбинат "Патент *, г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Составитель А,Грязев

Редактор Е.Полионова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Милюкова

Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота Забойный механизм подачи бурового долота 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин

Изобретение относится к буровой технике , а именно к устройствам, предназначенным для создания осевой нагрузки на долото

Изобретение относится к буровой технике

Изобретение относится к буровой технике и упрощает конструкцию за счет обеспечения привода ударника и вращателя одного насоса

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам: ДЛИ бурения шпуров

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к податчикам буровых машин

Изобретение относится к устройствам для бурения и может быть использовано приинженерно-геологических изысканиях и поисково-разведочных работах

Изобретение относится к технике и технологии бурения скважин, в частности к забойным устройства, предназначенным для создания осевой нагрузки на долото

Изобретение относится к вращательным способам бурения, в частности к бурению скважин с гидравлическими забойными двигателями

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к гидросистемам буровых станков, в том числе и применяемых в строительстве для сооружения буронабивных свай

Изобретение относится к горной промышленности

Изобретение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных скважин и предназначено для спуска и подъема непрерывных стальных труб

Изобретение относится к области бурения скважин и представляет скважинный инструмент для приложения осевой нагрузки к удлиненному телу, расположенному в стволе буровой скважины, образованной в подземной формации, содержит по меньшей мере одно установленное с возможностью вращения тело, снабженное множеством валиков, способных радиально перемещаться к стенке ствола буровой скважины при выбранном контактном усилии между валиком и стенкой ствола буровой скважины

Изобретение относится к области эксплуатации и подземного ремонта нефтяных скважин с применением непрерывных стальных труб и штанг

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к устройствам для регулирования осевой нагрузки на буровой инструмент в процессе бурения
Наверх