Гідробурова головка

1. Гідробурова головка, що містить множину форсунок в обертовому блоці форсунок, пристосованих до подачі рідинних струменів під високим тиском, розташованих для руйнування сусідньої породи і нахилених для створення реактивної сили, яка обертає блок форсунок, яка відрізняється тим, що має розмірне кільце, розташоване співвіснo з обертовим блоком форсунок позаду форсунок і струменів бурової головки, розмір якого відповідає виробленій частині свердловини, пробуреної гідробуровою головкою, згадане кільце має в основному форму циліндра і круговий зазор щодо обертового блока форсунок, розмір якого дозволяє проходити частинкам породи, роздробленої струменями, між розмірним кільцем та обертовим блоком форсунок, при цьому серед форсунок є принаймні одна розвертальна форсунка, призначена для спрямування струменя ріди C2 2 (11) 1 3 75998 4 гідроударної ерозії утворюється бурова свердловерхні породи, з метою оптимізувати різальну вина, часто буває твердою і погано розрізається силу. або руйнується під дією водного струменя. Таким чином, даний винахід створює гідробуПроблемою гідробурових машин такого типу рову головку, що має множину форсунок в оберє те, що поступальне просування бурової головки товому блоці форсунок пристосованих для подачі важко регулювати через різну природу каменя, рідинних струменів під високим тиском, розташощо прорізається. Звичайним явищем для бурових ваних для буріння прилеглої породи і нахилених головок є затримка в ділянках більш твердої подля забезпечення реактивної сили, що обертає роди, яка виникає через руйнування навколишблок форсунок, і розмірне кільце, концентрично ньої породи в цій області доти, поки порода перозташоване відносно обертового блоку форсуред головкою не стане досить роздробленою для нок розміщене позаду струменів відносно напрязабезпечення можливості просування головки, му просування бурової головки і що має повну після чого бурова головка спрямовується уперед, периферію такого розміру, щоб прилягати до вивикликаючи нестійкість і неточність діаметра браної частини свердловини, пробуреною гідропробуреної свердловини. буровою головкою. У практиці гідроударного буріння використоПереважно, розмірне кільце має, в основновується бур, ідентичний буру, описаному [в патему, циліндричну конфігурацію і круговий зазор з нті Австралії 700032]. Струмені води під високим обертовим блоком форсунок. Зазор має розмір, тиском розрізають породу попереду бура, утвоякий дозволяє пропустити потік частинок породи, рюючи кам'яні ошурки, які називаються стружкою. роздроблених різальною дією водних струменів Використана рідина потім витікає зворотно зі між розмірним кільцем і обертовим блоком форсвердловини, по-перше, через кільцевий зазор, сунок. утворений між корпусом бура і стінками бурової Переважно, корпус гідробурової головки розсвердловини, і потім через ще більший зазор між ташований позаду розмірного кільця відносно високонапірним шлангом і стінками бурової свернапряму руху бурової головки і забезпечений дловини. Стружка виноситься потоком викорисподовжніми жолобками, які створюють подовжні таної рідини. Коефіцієнт об'ємної витрати водних канали для проходження згаданих часток породи струменів постійний для заданого поєднання напо всій довжині бурової головки. сосного тиску і діаметру форсунки, в той час як Переважно, канали розділені подовжніми рекоефіцієнт стружки, що виробляється, визначабрами, які забезпечують по розміру і конфігурації ється інтенсивністю проникнення бура і діаметбажаний ступінь бічного вирівнювання бурової ром бурової смерд-ловини. головки всередині бурової свердловини, створеДля того щоб використана вода і стружка виної під дією бурової головки. ходили через ділянку зазора, утвореного корпуПереважно, обертовий блок форсунок в оссом інструмента і стінкою бурової свердловини, новному, має циліндричну конфігурацію і розбинеобхідний перепад тиску по всій довжині інструтий на рівні, що являють собою частини різних мента. Отже, на ділянку передньої поверхні діє діаметрів, такі, що випуски з форсунок, які знахобільш високий тиск, ніж на ділянку задньої повердяться в різних частинах, розташовані на різних хні. Величина цього перепаду тиску визначається радіусах від осі обертання обертового блока фоділянкою рівномірного потоку в зазорі, коефіцієнрсунок. том об'ємної витрати використаної рідини і струПереважно, циліндричний обертовий блок жки, і довжиною корпусу інструмента. Якщо діляфорсунок має дві частини різних діаметрів, а санка рівномірного потоку в зазорі досить мала, то ме частину меншого діаметра, яка примикає до результуючий перепад тиску досить великий для передньої поверхні обертового блоку форсунок і створення зворотними струменями реактивно частину більшого діаметра, яка примикає до роздіючої сили, що перевершує корисну пряму силу. мірного кільця. Це зупиняє просування бура, можливо навіть Переважно, частина меншого діаметра оберприводить до того, що бур виштовхується назад. тового блоку форсунок включає одну або декільТоді кажуть, що бур заглухнув. ка нахилених уперед форсунок, здатних руйнуваДві різні, але пов’язані між собою ситуації, ти породу по ходу просування уперед можуть викликати зупинку інструмента. Насампегідробурової головки. ред, якщо діаметр свердловини, що висвердлюПереважно, частина більшого діаметра місється, нижче критичного значення, то бур заглухтить щонайменше одну розвертальну форсунку, не. По-друге, якщо виробляються частинки призначену для спрямування струменя рідини на стружки розміром більше, ніж пропускає зазор, то периметр бурової свердловини безпосередньо вони можуть частково заблокувати ділянку зазоперед рухом переднього краю розмірного кільця. ра, таким чином зменшуючи ділянку рівномірного Незважаючи на будь-які інші форми, що випотоку, що приводить до зупинки бура. ходять за рамки, один з переважних варіантів Існує розходження вимог в ділянці обертововинаходу далі буде описаний на прикладі, з пого блока форсунок гідробурової головки між устасиланнями на креслення, на яких зображене нановкою достатнього зазора для частинок породи, ступне: роздробленою дією водних струменів, для очиФіг.1 - вигляд збоку гідробурової головки відщення обертового блока форсунок і винесення повідно до винаходу, цих частинок назад потоком рідини, і необхіднісФіг.2 - вигляд в перспективі гідробурової готю розмістити випуск з форсунок рідинних струловки, показаної на Фіг.1. менів під високим тиском якомога ближче до поДокладний опис переважних варіантів вико 5 75998 6 нання винаходу. жити міру нахилу бурової головки всередині свеУ показаному варіанті виконання винаходу, рдловини. передній кінець 1 гідробурової головки забезпеЗабезпечена розмірним кільцем, гідробурова чений обертовим блоком 2 форсунок який, як головка не може просуватися всередині свердлоправило, має циліндричну конфігурацію, що ясно вини поки ділянка свердловини не буде досить видно на Фіг.1. Обертовий блок 2 форсунок місрозширена до бажаного діаметра шляхом випустить декілька форсунок 3, 4, 5, 6, які випускають ку струменя з форсунок 5 і 6. Струмінь, який випід високим тиском струмені 7 рідини, звичайно, пускається з форсунки 6, орієнтований на довживоди. Тиск струменів достатній для руйнування ну діаметра розмірного кільця, і поєднання породи навколо бурової головки для буріння сверуйнуючих струменів і розмірного кільця забезпердловини крізь породу способом, описаним [в чує створення очищеної і відносно рівномірної Австралійському патенті 700032]. свердловини в породі. У даному винаході, обертовий блок 2 форсуДозволяючи головці більш швидко просуванок розділений на дві частини, тобто передню тися, розмірне кільце ефективно контролює руху частину 8 меншого діаметра і задню частину 9 уперед бурової головки, запобігаючи надмірному більшого діаметра. За бажанням було б переварозширенню стовбура свердловини в області жно, якби блок форсунок міг бути розділений на більш м'якої породи. більшу кількість ступінчастих частин різних діаКонструкція розмірного кільця, бурової головметрів. ки і корпусу інструмента призначена виключити Таким чином, кожен з струменів 7 розташопроблеми зупинки бура. Зовнішній діаметр певаний на різній відстані від осі обертового блока редньої поверхні розмірного кільця 10 трохи пе2 форсунок і кожний струмінь нахилений так, що ревищує діаметр корпусу бурового інструмента, його зона ефективного різання накладається на що збільшує низький рівень ділянки рівномірного зони ефективного різання сусідніх струменів, або потоку в зазорі, сформованому між корпусом буу випадку, коли найвіддаленішій струмінь випусрового інструмента і стінками бурової свердловикається з форсунки 6, зона ефективного різання ни. розширяється до зовнішнього діаметра розмірноКрім того, виконання подовжніх каналів 14 по го кільця 10, описаного далі. довжині інструмента збільшує ділянку еквіваленГідробурова головка також обладнана розмітного потоку в зазорі, таким чином знижуючи іморним кільцем 10, звичайно циліндричної конфігувірність зупинки бура. рації, яке має внутрішній круговий зазор 11 з часЗазор, утворений між внутрішньою поверхтиною 9 найбільшого діаметра обертового блока нею розмірного кільця і частиною бурової головки форсунок. Круговий зазор 11 виконаний для більшого діаметра так само обмежує розмір часстримування потоку часток породи, які перевиток стружки, які переміщаються через ділянку щують допустимий розмір, що зруйновуються зазору між корпусом бурового інструмента і стіндією рідинних струменів 7, між розмірним кільцем кою бурової свердловини. Дуже великі частинки 10 і обертовим блоком 2 форсунок. залишаються перед цією ділянкою внутрішнього Корпус гідробурової головки розташований в зазору, де згодом можуть бути роздроблені під ділянці 12 позаду розмірного кільця 10 відносно дією водних струменів, зокрема струменем 6. напряму руху бурової головки, показаного стрілТаким способом, належним чином вибираючи кою 13, має подовжні жолобки. Жолобки являють відповідний діаметр більшої частини бурової гособою подовжні канали 14, розділені ребрами 15, ловки, і внутрішньої поверхні розмірного кільця, що проходять по всій довжині гідробурової головможна досягти того, щоб частинки, які проходять ки, тип якої описаний [в Австралійському патенті вздовж корпусу інструмента, мали відповідний 700032]. Незважаючи на те, що інша частина гідрозмір, що дозволяє їм вільно пройти по подовжробурової головки не показана на прикладених ніх каналах. Це виключає можливість, пониження кресленнях, бажано, щоб коробчата структура ділянки рівномірного потоку в зазорі між буровим розповсюджувалася далі далеко за межі частин, інструментом і стінкою бурової свердловини. показаних на кресленнях; вона може мати пряму, Забезпечення ступінчастої конструкції оберспіралеподібну, а також будь-яку іншу бажану тового блока 2 форсунок забезпечує можливість конфігурацію. розташування розвертаючої форсунки 6 ближче Подовжні канали 14 забезпечують вільне до поверхні, що зруйновується, збільшуючи ефепроходження часток породи, що виносяться від ктивність руйнуючого струменя і допускаючи бурової головки струменями 7 води, випорскнутої більш швидке і чітке просування гідробурової з форсунок, в той час як ребра 15 не тільки наголовки. правляють частки породи, але також служать для Ступінчастий обертовий блок форсунок також вирівнювання бурової головки в свердловині, забезпечує можливість розгортання назад декісформованій руйнуючою дією струменів 7. Таким лькох руйнуючих струменів, як ясно показано на чином, можна моделювати розмір і конфігурацію Фіг.1 для струменів з форсунок 5 і 6. Це збільшує ребер 15, які частково примикають до зовнішньопереднє зусилля бурової головки і допомагає го діаметра розмірного кільця 10, з метою обменейтралізувати зворотні зусилля з форсунок 3 і 4. 7 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 75998 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601