Снаряд буровой с обратной циркуляцией шлама
Владельцы патента RU 2463432:
Учреждение Российской академии наук Институт горного дела Сибирского отделения РАН (RU)
Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом, применяется в горной промышленности, строительстве и геологоразведке. Обеспечивает повышение эффективности очистки скважины. Снаряд буровой включает корпус с забойным пакером, ударник, буровое долото с центральным шламоприемным каналом и наружными пазами, образующими с корпусом и забойным пакером выхлопные каналы. Выхлопные каналы соединены с забоем скважины наклонно направленными от периферии к центру бурового долота продувочными отверстиями. В нижней части забойного пакера выполнена кольцевая камера, соединенная с забоем скважины рядом наклонно направленных к забою продувочных отверстий. 2 ил.
Изобретение относится к погружным устройствам для бурения скважин ударно-вращательным способом и может найти применение в горной промышленности, строительстве и геологоразведке.
Известен снаряд для бурения скважин по патенту РФ №2338862, E21B 4/14, Е21B 10/36, опубл. в Бюл. №32, 2008 г., включающий корпус с забойным пакером, ударный механизм и буровой инструмент с центральным шламоприемным каналом и головной частью, снабженной штыревыми породоразрушающими вставками, взаимодействующими с разрушаемым забоем. Указанные вставки расположены по Архимедовым спиралям в направлении против вращения снаряда с радианным смещением а=0,04÷0,05 м/рад от периферии к центру головной части бурового инструмента.
Конструкция снаряда предусматривает полный сбор разрушенной породы и выноса ее в шламоприемный канал. Однако для работы снаряда необходим увеличенный зазор между забойным пакером и скважиной, а это приводит к неизбежному выносу части отработанного энергоносителя и шлама через периферию скважины. В результате не обеспечивается эффективная очистка скважины.
Известно устройство для транспортирования твердых и жидких сред в процессе бурения с обратной циркуляцией очистного агента по заявке US 2007/0278010, E21B 49/00, E21B 10/36, опубл. 06.12.2007, включающее корпус с забойным пакером, ударник, буровое долото с центральным шламоприемным каналом и наружными пазами, образующими с корпусом и забойным пакером выхлопные каналы, направляющие очистной агент на забой.
В этом устройстве также необходим увеличенный зазор между забойным пакером и скважиной для обеспечения длительного ресурса работы бурового долота. При этом увеличенный зазор между забойным пакером и боковой поверхностью скважины приводит к увеличенному выносу очистного агента (отработанного воздуха) и шлама через периферию скважины, что снижает эффективность очистки забоя скважины.
Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков является снаряд с обратной циркуляцией очистного агента по заявке WO 03/042492, E21B 10/38, опубл. 22.05.2003, включающий корпус с переходной втулкой и головным фланцем, ударник, буровое долото с центральным шламоприемным каналом и наружными пазами, образующими с корпусом, переходной втулкой и головным фланцем выхлопные каналы, направляющие очистной агент на забой скважины через кольцевую камеру. Очистной агент создает воздушную завесу вокруг бурового долота.
Недостатком известного снаряда является то, что весь поток очистного агента направлен через кольцевую камеру головного фланца на забой скважины и создает противодавление на выхлопе бурового снаряда, что приводит к снижению эффективности очистки скважины.
Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в повышении эффективности очистки скважины за счет отвода большей части отработанного энергоносителя к центру забоя скважины.
Поставленная задача решается тем, что в снаряде буровом с обратной циркуляцией шлама, включающем корпус с забойным пакером, ударник, буровое долото с центральным шламоприемным каналом и наружными пазами, образующими с корпусом и забойным пакером выхлопные каналы, согласно изобретению выхлопные каналы соединены с забоем скважины наклонно направленными от периферии к центру бурового долота продувочными отверстиями, а в забойном пакере, в нижней его части, выполнена кольцевая камера, соединенная с забоем скважины рядом наклонно направленных к забою продувочных отверстий.
Указанная совокупность признаков позволяет создать воздушную завесу вокруг бурового долота и направить большую часть отработанного энергоносителя к центру забоя скважины, что позволяет повысить эффективность очистки скважины от шлама.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется примером конкретного конструктивного исполнения и чертежами, фиг.1, 2, где на фиг.1 показан продольный разрез нижней части снаряда бурового с обратной циркуляцией шлама, на фиг.2 - вид А на фиг.1.
Снаряд буровой с обратной циркуляцией шлама (далее - снаряд) состоит из корпуса 1 (фиг.1) с забойным пакером 2, в нижней части которого выполнена кольцевая камера 3, соединенная с забоем скважины рядом наклонно направленных к забою продувочных отверстий 4, гильзы 5, в которой имеются радиальные отверстия 6 для выхлопа отработанного энергоносителя на забой, ударника 7, центральной шламотранспортной трубы 8, бурового долота 9 с центральным шламоприемным каналом 10 и наружными пазами (позицией не обозначены), образующими с корпусом 1 и забойным пакером 2 выхлопные каналы 11.
На головной части 12 (фиг.1, 2) бурового долота 9 выполнены продувочные пазы 13, 14 и расположены штыревые породоразрушающие вставки 15 (далее - вставки 15).
Циркуляционная система продувки забоя отработанным в снаряде энергоносителем, способствующая эффективной очистке забоя скважины, представлена в виде выхлопных каналов 11, кольцевой камеры 3 забойного пакера 2, соединенной с забоем скважины рядом наклонно направленных к забою продувочными отверстиями 4, продувочных пазов 13, 14 и наклонно направленных от периферии к центру бурового долота 9 продувочных отверстий 16 (фиг.1, 2).
Снаряд работает следующим образом. Под действием энергоносителя (сжатого воздуха), подаваемого в снаряд, ударник 7 совершает возвратно-поступательное движение и наносит удар по торцу бурового долота 9. Происходит внедрение вставок 15 в разрушаемый забой скважины. Отработанный энергоноситель из рабочих камер ударного механизма выхлопывается на забой скважины через радиальные отверстия 6 гильзы 5, выхлопные каналы 11 и наклонно направленные от периферии к центру бурового долота 9 продувочные отверстия 16, осуществляя продувку головной части 12 бурового долота 9 и его центрального шламоприемного канала 10. Частично отработанный энергоноситель направляется через кольцевую камеру 3 и ряд наклонно направленных продувочных отверстий 4 забойного пакера 2 через продувочные пазы 13 и 14 бурового долота 9 на забой скважины, создавая воздушную завесу вокруг бурового долота 9.
Таким образом, благодаря отводу части отработанного энергоносителя на создание воздушной завесы вокруг бурового долота 9 в зоне продувочных отверстий 4 забойного пакера 2 создается противодавление на забое скважины, препятствующее выносу шлама через затрубное пространство. Большая часть отработанного энергоносителя через наклонно направленные от периферии к центру продувочные отверстия 16 бурового долота 9 подводится к центру забоя скважины в непосредственной близости от центрального шламоприемного канала 10, создавая таким образом оптимальные условия для выноса шлама на забое скважины в центральную шламотранспортную трубу 8. При этом повышается эффективность очистки забоя скважины при увеличенном зазоре между забойным пакером 2 и боковой поверхностью скважины.
Снаряд буровой с обратной циркуляцией шлама, включающий корпус с забойным пакером, ударник, буровое долото с центральным шламоприемным каналом и наружными пазами, образующими с корпусом и забойным пакером выхлопные каналы, отличающийся тем, что выхлопные каналы соединены с забоем скважины наклонно направленными от периферии к центру бурового долота продувочными отверстиями, а в забойном пакере, в нижней его части, выполнена кольцевая камера, соединенная с забоем скважины рядом наклонно направленных к забою продувочных отверстий.
