Пристрій для буріння

Реферат: Пристрій для буріння включає струминний апарат з циркулюючими кульками, розташований в корпусі, нижня частина якого обладнана породоруйнівним органом. Пристрій має пневмоударник, жорстко з'єднаний в верхній частині через перевідник із колоною бурильних труб, з можливістю обертання, а у нижній - через ковадло з корпусом. Породоруйнівний орган виконано як коронку із орієнтованими в бік обертання зубками. Між кожними сусідніми зубками в зовнішній поверхні коронки виконано пази для розташування і утримання породоруйнівних кульок під час обробки породного уступу, з можливістю передачі на них через корпус від ковадла пневмоударника сформованих ударно-обертальних імпульсів. Підвищується ефективність ударно-обертального буріння при формуванні периферійної зони вибою. Використання як робочого середовища стисненого повітря дозволяє експлуатацію пристроїв в свердловинах із поглинанням та в районах з відсутністю безперешкодного водопостачання. UA 109274 C2 (12) UA 109274 C2 UA 109274 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до бурової техніки, а саме до пристроїв для буріння свердловин. Відомий пристрій для буріння, що містить порожнистий корпус, породоруйнівні кульки та концентрично розташований в корпусі струминний апарат із розгінною камерою (Уваков А.Б. Шароструйное бурение. - М.: Недра, 1968. - С. 6). Недоліком такого пристрою є недостатня ефективність запропонованого механізму обробки периферійної зони вибою свердловини, що потребує створення значних навантажень на породоруйнівний башмак приладу, а це практично неможливо за існуючої схеми буріння. Найбільш близьким по технічній суті та результату, що досягається, є пристрій для буріння, що містить циліндричний корпус, який в верхній частині з'єднується із колоною бурильних труб, а у нижній - із спеціальним породоруйнівним башмаком (Авторское свидетельство СССР № 417599, МПК Е21В 7/18, 1974). Недоліками пристрою є неможливість його застосування в свердловинах із поглинанням промивної рідини через втрату циркуляції, а також в місцевостях з відсутністю безперервного водопостачання. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення пристрою для буріння, в якому інше конструктивне компонування та виконання робочих вузлів забезпечує створення належних умов спорудження свердловин в породах, ускладнених наявністю колекторських властивостей, які призводять до виникнення поглинань промивної рідини різної інтенсивності та повної зупинки процесу поглиблення свердловини, можливість ведення безперервних бурових робіт в районах з обмеженим водопостачанням або його відсутністю, реалізацію в автономному режимі ударнообертального методу формування периферійної зони вибою; за рахунок цього створюються умови для значного підвищення інтенсивності ведення робіт, унеможливлюється зупинка процесу руйнування порід на вибої свердловини через виникнення поглинань, припинення водопостачання, збільшується рейсова швидкість буріння, виключаються технологічні простої на буровій. Задача вирішується тим, що у відомому пристрої, який включає струминний апарат з циркулюючими кульками, розташований в корпусі, нижня частина якого обладнана породоруйнівним органом, згідно з винаходом, є пневмоударник, жорстко з'єднаний в верхній частині через перевідник із колоною бурильних труб, з можливістю обертання, а у нижній через ковадло з корпусом, при цьому породоруйнівний орган виконано як коронку із орієнтованими в бік обертання зубками, між кожними сусідніми з яких в зовнішній поверхні коронки виконано пази для розташування і утримання породоруйнівних кульок під час обробки породного уступу, з можливістю передачі на них через корпус від ковадла пневмоударника сформованих ударно-обертальних імпульсів. На фіг. 1 наведена загальна схема пристрою для буріння, де 1 - корпус, 2 - струминний апарат, 3 - породоруйнівні кульки. Корпус 1 у нижній частині оснащений коронкою 4, яка має в нижній частині орієнтовані зубки з відповідними виконаними на зовнішній поверхні коронки пазами 5, що призначені для більш надійного захоплення, розташування та утримання кульок 3. Верхня частина корпусу 1 з'єднана з пневмоударником 6, задля створення ударних імпульсів, що через корпус 1 передаються на зубчасту коронку, обертання приладу передається через перевідник 7, що з'єднується із колоною бурильних труб. Привод пневмоударника 6, що складається з основних конструктивних елементів: клапана - 8, поршня - 9, ковадла - 10, порожнистого штока - 11, здійснюється за допомогою стисненого повітря, яке циркулює по колоні бурильних труб. На фіг 2 наведено вид збоку зубчастої коронки 4 за напрямком А, де показано профільну частину коронки з глухими пазами 5. Пристрій працює так. При надходженні стисненого повітря у внутрішню частину корпуса 1 пристрою починається активний рух породоруйнівних кульок 3, що супроводжується руйнуванням породи вибою. В привибійній зоні потік стисненого повітря розділяється на дві складових, одна з яких за рахунок наявності інжекційного ефекту, обумовленого самим конструктивним виконанням апарата і принципом його дії, разом із породоруйнівними кульками піднімається уверх до струминного апарата 2, а інша, збагачена продуктами руйнування, виходить в затрубний простір між торцем і корпусом зубчастої коронки 4 та вибоєм і стінками свердловини відповідно. Крім того потік стисненого повітря, що рухається уздовж корпуса коронки 4, сприяє розміщенню в орієнтованих в бік обертання пазах 5 породоруйнівних кульок 3. Зубчаста коронка 4 призначена виключно для формування прямокутного профілю вибою свердловини ударно-обертальним методом за рахунок руйнування його криволінійних стінок, виникнення яких пов'язано із специфікою технологічної схеми буріння та приводить до зменшення механічної швидкості поглиблення або до повної зупинки процесу спорудження свердловини. В режимі початку формування параболічного профілю вибою свердловини, тобто 1 UA 109274 C2 5 10 15 20 25 30 звуження її стовбура по його периферійній частині, що, як відомо, супроводжується виникненням перешкоди для подальшого руху пристрою униз, в роботу по обробці його стінок в автономному режимі включається коронка 4, що має орієнтовані, направлені в бік обертання зубки 5, із глухими, виконаними в зовнішній поверхні коронки, пазами, призначеними для надійного захоплення та утримання декількох породоруйнівних кульок 3. Це забезпечується виконанням зубків, їх орієнтацією в бік обертання пристрою та наявністю на вибої свердловини кульок, різних за зовнішнім діаметром - це є результатом їх постійного зношування під час роботи пристрою. В свою чергу такі умови дозволяють раціонально розподілити навантаження між кульками 3, ефективно обробляти не тільки вибій свердловини, а також калібрувати її стінки до номінального розміру, та завдяки цьому досягти максимальної ефективності акту руйнування породи. Ударні навантаження виникають за рахунок наявності у складі пристрою пневмоударника 6. Створенням циркуляції стисненого повітря, що потрапляє через колону бурильних труб до перевідника 7, та відповідної роботи клапана 8 відбувається нанесення ударів поршнем 9 по ковадлу 10, яке з'єднується з корпусом 1 струминного апарата 2. Утворений ударний імпульс передається через корпус 1 на зубчасту коронку 4 та породоруйнівні кульки 3. Крутний момент на прилад та зубчасту коронку 4 передається бурильною колоною. Подача стисненого повітря до самого струминного апарата 2 відбувається через порожнистий шток 11 при наявності в ньому отворів. Постійне створення ударних імпульсів та обертання і належне виконання зубчастої коронки 4, а саме можливість участі в процесі руйнування декількох кульок, забезпечують реалізацію якнайефективнішого ударнообертального способу буріння при формуванні периферійної зони вибою. Крім того особливість розташування породоруйнівних кульок створює виникнення додаткової тангенціальної складової зусилля сколювання. Також досягається достатньо раціональний режим охолодження робочих елементів, що приймають участь в акті руйнування породи. Використання як робочого середовища стисненого повітря створює умови для експлуатації пристроїв в свердловинах із поглинанням та втратою циркуляції промивної рідини, в яких неможливо забезпечити безперервну роботу звичайних кулькоструминних приладів. Крім того здійснення приводу пристрою за допомогою стисненого повітря дозволяє його застосування в районах з відсутністю безперешкодного водопостачання. В результаті впровадження винаходу очікується підвищення техніко-економічних показників на 110-120 %. При цьому з'явиться можливість застосування пристроїв в районах з особливими гірничо-геологічними та техніко-технологічними умовами. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 Пристрій для буріння, який включає струминний апарат з циркулюючими кульками, розташований в корпусі, нижня частина якого обладнана породоруйнівним органом, який відрізняється тим, що має пневмоударник, жорстко з'єднаний в верхній частині через перевідник із колоною бурильних труб, з можливістю обертання, а у нижній - через ковадло з корпусом, при цьому породоруйнівний орган виконано як коронку із орієнтованими в бік обертання зубками, між кожними сусідніми з яких, в зовнішній поверхні коронки, виконано пази для розташування і утримання породоруйнівних кульок під час обробки породного уступу, з можливістю передачі на них через корпус від ковадла пневмоударника сформованих ударнообертальних імпульсів. 2 UA 109274 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3