Забойный регулятор расхода промывочной жидкости

 

Использование: забойный регулятор расхода промывочной жидкости относится к бурению скважин, в частности к регулированию процесса бурения путем изменения расхода промывочной жидкости, поступающей на забой скважины. Сущность изобретения: увеличение механической скорости бурения и углубки породоразрушающего инструмента за счет регулирования подачи промывочной жидкости на породоразрушающий инструмент. Забойный регулятор расхода промывочной жидкости содержит корпус с радиальным выпускным каналом для промывочной жидкости, вал с осевым каналом и отверстием, сообщающим осевой канал вала с выпускным каналом корпуса. В вале и корпусе регулятора выполнены дополнительные каналы, сообщающие осевой канал вала с выпускным каналом корпуса, причем в дополнительном канале корпуса установлен подпружиненный клапан. Это позволяет регулиравать подачу промывочной жидкости к породоразрушающему инструменту в зависимости от режимов его работы/зашламование, повышение крутящего момента, прижоговая ситуация/и как следствие повысить механическую скорость бурения и проходку на породоразрушающий инструмент. 4 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к регулированию процесса бурения, путем изменения расхода промывочной жидкости, поступающей на забой скважины.

Известен колонковый снаряд, содержащий наружную трубу с породоразрушающим инструментом, керноприемную трубу с кернорвателем из эластичного материала, механизм перемещения керноприемной трубы и кернорвателя, направляющую втулку с наружной, расширяющейся книзу конической поверхностью [1] Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является переходник колонковой трубы, содержащий муфту с хвостовиком, имеющим радиальные отверстия, ниппель, установленный концентрично с хвостовиком с возможностью ограниченного осевого перемещения, имеющий радиальные отверстия и подпружиненный относительно муфты [2] Недостатком указанных технических решений являются низкие механическая скорость бурения и углубка на породоразрушающий инструмент вследствие неэффективного регулирования подачи промывочной жидкости, поступающей на забой. В указанных выше технических решениях не происходит регулирование подачи промывочной жидкости в зависимости от забойной ситуации, т.е. от условий работы породоразрушающего инструмента.

Цель изобретения увеличение механической скорости бурения и углубки на породоразрушающий инструмент за счет регулирования подачи промывочной жидкости на породоразрушающий инструмент.

Достигается это тем, что в вале и корпусе забойного регулятора расхода промывочной жидкости выполнены дополнительные каналы, сообщающие осевой канал вала с выпускным каналом корпуса, причем в дополнительном канале корпуса установлен подпружиненный клапан.

На фиг.1 изображен забойный регулятор расхода промывочной жидкости, продольный разрез; на фиг.2 сечение по А-А на фиг.1; на фиг.3 сечение по Б-Б на фиг.1; на фиг.4 сечение по В-В на фиг.1.

Забойный регулятор расхода промывочной жидкости состоит из корпуса 1 с выпускным каналом 2 и дополнительным каналом 3, переходника 4, вала 5 с осевым каналом 6, отверстием 7 и дополнительным каналом 8, подшипника 9, заглушки 10 с закрепленной в ней пружиной 11, с которой связан клапан 12. Внутри корпуса 1 расположены демпфирующие камеры 13, образованные неподвижными пластинами 14, жестко соединенными с корпусом 1, и подвижными пластинами 15, расположенными на вале 5. Часть демпфирующих камер заполнена промывочной жидкостью и сообщается с осевым каналом 6 через отверстия 16 и 17 в вале 5. Отверстия 16 имеют лепестковые обратные клапаны 18. Другая часть демпфирующих камер 13 заполнена упругими элементами 19.

Забойный регулятор расхода промывочной жидкости работает следующим образом.

Промывочная жидкость из полости бурильной колонны поступает на породоразрушающий инструмент через осевой канал 6 в вале 5 забойного регулятора. При этом часть промывочной жидкости через выпускной канал 2 сбрасывается в затрубное пространство, поскольку отверстие 7 в вале 5 полностью совмещено с входным отверстием выпускного канала 2. Жесткость пружины 11, регулирующей перемещение клапана 12,выбрана таким образом, что при минимальном перепаде давления в колонковом снаряде или породоразрушающем инструменте при минимальном фиксированном расходе промывочной жидкости, необходимым для бурения скважины, клапан 12 находится в положении, полностью открывающим канал 2. В зависимости от условий бурения пружины, устанавливаемые в регуляторе, могут меняться.

В процессе бурения скважины механическая скорость бурения и величина углубки на породоразрушающий инструмент меняются в зависимости от забойной ситуации: состояние породоразрушающего инструмента, смена буримой породы, аварийные ситуации и т.д.

Важным фактором, влияющим на механическую скорость бурения и величину углубки, является количество промывочной жидкости, подаваемой на породоразрушающий инструмент в зависимости от забойной ситуации.

При возникновении крутящего момента в бурильной колонне в процессе бурения скважины вал 5 с подвижными пластинами 14 будет закручиваться на угол, пропорциональный величине крутящего момента, который будет восприниматься упругими элементами, расположенными в демпфирующих камерах 13. При этом пропорционально углу закручивания вала будет перекрываться входное отверстие выпускного канала 2. В этом случае давление промывочной жидкости в осевом канале 6 увеличится. Под воздействием промывочной жидкости клапан 12 перекроет выходное отверстие выпускного канала 2 на величину, пропорциональную увеличению давления промывочной жидкости, проходящей по каналу 6. Как следствие увеличится количество промывочной жидкости, поступающий по каналу 6 к породоразрушающему инструменту. Это позволяет регулировать подачу промывочной жидкости к породоразрушающему инструменту в зависимости от крутящего момента в течение процесса углубки скважины.

При аварийной ситуации, например прожоге породоразрушающего инструмента, его зашламования и т.д. возрастает давление промывочной жидкости, проходящей по осевому каналу 6 забойного регулятора. Под воздействием промывочной жидкости клапан 12 перекроет выходное отверстие выпускного канала 2 на величину, пропорциональную увеличению давления промывочной жидкости. В связи с этим увеличится количество промывочной жидкости, поступающей к породоразрушающему инструменту, что позволит устранить аварийный режим работы бурового снаряда.

Таким образом, использование предлагаемого забойного регулятора промывочной жидкости позволяет в процессе бурения регулировать подачу промывочной жидкости к породоразрушающему инструменту, что повышает, в конечном итоге, механическую скорость бурения и величину углубки на породоразрушающий инструмент.

Формула изобретения

ЗАБОЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР РАСХОДА ПРОМЫВОЧНОЙ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус с осевым и радиальным выпускным каналами и переходником в верхней части, вал с осевым и основным радиальным каналами, установленный в корпусе с возможностью постоянной гидравлической связи своего осевого канала с осевым каналом корпуса и периодического сообщения своего радиального канала с радиальным выпускным каналом корпуса, отличающийся тем, что, с целью увеличения механической скорости бурения и углубки на передоразрушающий инструмент за счет регулирования подачи промывочной жидкости к забою, он снабжен подшипниковым узлом, установленным между корпусом и переходником, подвижными пластинами, закрепленными на валу, неподвижными пластинами, закрепленными в корпусе, упругими элементами, установленными между подвижными и неподвижными пластинами по ходу вращения, подпружиненным клапаном и обратными клапанами, при этом вал закреплен верхним концом в переходнике, нижним в корпусе и имеет дополнительный радиальный канал и радиальные отверстия, в корпусе выполнен обводной канал для сообщения выпускного радиального канала с дополнительным радиальным каналом вала, в подвижных пластинах выполнены отверстия для сообщения осевого канала вала с демпфирующими камерами, образованными пространствами между смежными подвижными и неподвижными пластинами, наружной поверхностью вала и внутренней поверхностью корпуса, обратные клапаны установлены в отверстиях, демпфирующие камеры гидравлически связаны с осевым каналом вала через его радиальные отверстия, а подпружиненный клапан установлен в обводном канале с возможностью перекрытия радиального выпускного канала при увеличении крутящего момента на забое.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4