Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин

Реферат: Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин містить колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом, вузол генерування гідроакустичних хвиль, резонатор, установлений у резонансній камері, що розміщена у корпусі вузла генерування гідроакустичних хвиль, вузол генерування гідроакустичних хвиль, установлений між колоною бурових труб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині набору встановлених співвісно одне одному сопел, кожне з конфузором і дифузором. Конфузори і дифузори сопел мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів і сопла утворюють між собою водяне сопло. UA 111493 U (12) UA 111493 U UA 111493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до гірничої справи, зокрема до буріння геологорозвідувальних, водозабірних, дренажних і інших свердловин технічного призначення. Відомий вібробур [описаний у патенті Російської Федерації №2262577 МПК7 Е21В4/10, пріоритет від 19.05.2004р.] і прийнятий за аналог. Вібробур містить бурове долото, що приєднане до колони бурових труб. Вібробур включає також корпус, усередині якого встановлений шток, зв'язаний з буровим долотом. Вібробур має підпружинений відносно корпусу турбобур, що має вал з виступами в його нижній частині, спряжуваними із виступами, виконаними у верхній частині штока. Вібробур працює в такий спосіб. При прокачуванні промивної рідини через турбобур його вал обертають. За рахунок взаємодії виступів вала й штока турбобур робить поздовжні коливання й створює тим самим вібраційні поздовжні навантаження на шток, які передаються на бурове долото. При обертанні колони бурових труб обертається й вібробур, тим самим здійснюється вібраційне обертальне буріння. Недоліком аналога є те, що дія на бурове долото динамічних ударних навантажень приводить до його швидкого зношування, що знижує довговічність бурового долота. Відомий гідроакустичний пристрій для буріння свердловин, [заявка на патент на винахід РФ №2004108275, МПК7 Е21В7/00, 7Е21В10/18, 7Е21В21/00, пріоритет від 22.03.2004р.], який є аналогом корисної моделі, що заявляється. Цей гідроакустичний пристрій для буріння свердловин включає колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом і вузол генерування гідроакустичних хвиль. Ці ознаки збігаються з суттєвими ознаками заявленої корисної моделі. У цьому пристрої вузол генерування гідроакустичних хвиль установлений у корпусі бурового долота й виготовлений у вигляді вихрової камери з тангенціальними вхідними каналами й центральним вихідним каналом. Пристрій включає також корпус із промивним каналом, гідравлічно сполученим з тангенціальними вхідними каналами вихрової камери. Перевагою пристрою у порівнянні з вібробуром є те, що при протіканні промивної рідини через вихрову камеру частина енергії потоку рідини перетворюється в пружні гідроакустичні коливання високої частоти, які діють безпосередньо на породу в призабійній зоні, руйнують її й сприяють більш ефективній роботі бурового долота при його обертанні. При цьому саме бурове долото не зазнає ударних навантажень, що підвищує його довговічність. Однак недоліком пристрою є те, що його вузол генерування гідроакустичних хвиль установлений у корпусі бурового долота й виконаний у вигляді вихрової камери з тангенціальними вхідними каналами ускладнює конструкцію бурового долота й усього пристрою в цілому. Крім того, недоліком цього пристрою є те, що в ньому генеруються акустичні коливання однієї частоти, чим не забезпечується висока продуктивність буріння. Відомий гідроакустичний пристрій для буріння свердловин (патент України на корисну модель №16490, МПК Е21В3/00 Е21В7/00 Е21В21/00), у якого відсутні зазначені недоліки. Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин за цим патентом включає колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом, вузол генерування гідроакустичних хвиль, що установлений між колоною бурових труб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині, набору встановлених співвісно одне одному сопел, кожне з конфузором і дифузором. Зазначений гідроакустичний пристрій серед виявлених аналогів має найбільшу кількість співпадаючих суттєвих ознак з корисною моделлю, що заявляється, і тому його взято за прототип. Недоліком відомої корисної моделі є те, що конфузори і дифузори сопел мають різні кути їх конусів, що не дає можливості формувати водяні потоки в гідравлічному пристрої для буріння свердловин з угодженими між собою кінетичними характеристиками. Це призводить до зниження коефіцієнта корисної дії, що проявляється в продуктивності гідроакустичного пристрою. В основу заявленої корисної моделі поставлено технічну задачу створення гідроакустичного пристрою для буріння свердловин, що забезпечує одержання технічного результату, який полягає в підвищенні його продуктивності. Зазначений технічний результат досягається тим, що в гідроакустичному пристрої для буріння свердловин, що включає колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом, вузол генерування гідроакустичних хвиль, резонатор, установлений у резонансній камері, що розміщена у корпусі вузла генерування гідроакустичних хвиль, вузол генерування гідроакустичних хвиль, установлений між колоною бурових труб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині набору встановлених співвісно одне з одним сопел, кожне з конфузором і дифузором, що мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів і корпуси сопел утворюють між собою водяне сопло. 1 UA 111493 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Виготовлення сопел з однаковими кутами їх конусних частин дає можливість формувати водяні потоки, з узгодженими між собою кінетичними характеристиками і, таким чином, знижувати витрати енергії на буріння, що дає можливість підвищити продуктивність буріння за цим гідроакустичним пристроєм. Для досягнення нового технічного результату необхідна наступна сукупність суттєвих ознак в сукупності всіх суттєвих ознак, зазначених у незалежному пункті формули корисної моделі, зокрема, гідроакустичний пристрій для буріння свердловин включає: колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом, вузол генерування гідроакустичних хвиль, резонатор, установлений у резонансній камері, що розміщена у корпусі вузла генерування гідроакустичних хвиль, вузол генерування гідроакустичних хвиль, установлений між колоною бурових груб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині набору встановлених співвісно одне з одним сопел, кожне з конфузором і дифузором, що мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів і корпуси сопел, що утворюють між собою водяне сопло. Між сукупністю ознак заявленої корисної моделі, як вона охарактеризована вище у незалежному пункті формули корисної моделі, і одержуваним при її використанні технічним результатам існує причинно-наслідковий зв'язок. Виключення із зазначеної нової сукупності ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує досягнення нового технічного результату, що полягає в підвищенні його продуктивності. Отже, зазначені ознаки є суттєвими, тому що кожна з них, окремо взята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт корисної моделі від всіх інших об'єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат при його використанні. Суть корисної моделі пояснюється графічними матеріалами, де на Фіг. 1 зображений загальний вигляд гідроакустичного пристрою для буріння свердловий; на Фіг. 2 - розріз А-А На Фіг. 1; Фіг. 3 - розріз Б-Б на Фіг. 2; на Фіг. 4 - розріз В-В на Фіг. 3. Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин містить колону 1 бурових труб, бурове долото 2 із промивним каналом 3 і вузол 4 генерування гідроакустичних хвиль. Вузол 4 генерування гідроакустичних хвиль виконаний у вигляді порожнистого корпусу 5 і розміщеного в його порожнині 6 набору сопел 7 і 8, установлених співвісно одне з одним. Сопло 7 має конфузор 9 і дифузор 10, сопло 8 має конфузор 11 і дифузор 12. Сопла 7 і 8 виконані таким чином, що конфузори і дифузори сопел мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів і сопла утворюють між собою водяне сопло 13. Сопло 8 установлене в соплі 7 за допомогою виконаних на соплі 8 центруючих ребер 14. Для зручності виготовлення й зборки порожнистий корпус 5 виконаний і з двох частин 15 і 16. Гідроакустичний пристрій для буріння свердловим оснащений резонатором 17, установленим у резонансній камері 18, виконаній в порожнистому корпусі 5. Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин має механізм 19 для обертання колони 1 бурових труб, що приводиться в обертання двигуном 20. Буровий насос 21 призначений для подачі по трубі 22 промивної рідини в колону 1 бурових труб. Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин працює в такий спосіб. Колону 1 бурових труб із прикріпленими до неї вузлом 4 генерування гідроакустичних хвиль і буровим долотом 2 вводять у свердловину й установлюють у колоні 1 бурових труб трубу 22 для подачі промивної рідини. Після цього включають буровий насос 21 і подають у призабійну зону промивну рідину. Після цього вмикають двигун 20, який за допомогою механізму 19 приводить в обертання колону 1 бурових труб. Відбувається буріння свердловини. Завдяки тому, що в гідроакустичному пристрої для буріння свердловин, що включає колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом і вузол генерування гідроакустичних хвиль, останній установлений між колоною бурових труб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині набору встановлених співвісно одне з одним сопел, кожне з конфузором і дифузором, які мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів, підвищує продуктивність буріння. Сопла 7 і 8 виконані таким чином, що конфузори і дифузори сопел і сопла утворюють між собою водяне сопло 13. Завдяки тому, що конфузори і дифузори сопел виконані відповідно з однаковими кутами їх конусів створюються умови для упорядкованих вихідних потоків води з більш стабільними кінетичними характеристиками за рахунок зменшення втрат кінетичної енергії на турбулентність і, тим самим, більше енергії доноситься безпосередньо до місця буріння, що підвищує його продуктивність. Водяне сопло, яке формується у проміжку між соплами, підпадає під дію частот гідроакустичних хвиль потоків води цих сопел. Цим самим створюються умови для модуляції 2 UA 111493 U 5 потоку води водяного сопла гідроакустичними хвилями, що несуть водяні промивні потоки, що сформовані соплами. Завдяки чому в місці буріння діють потоки води з гідроакустичними коливаннями не лише, що утворені вузлом генерування гідроакустичних хвиль, а й ті, які утворені в наслідок взаємодії їх на водяне сопло, що утворене соплами. Завдяки тому, що кожне сопло має конфузор і дифузор, у промивній рідині при проходженні її через сопла виникає ультразвукова й гідродинамічна кавітації, які також сприяють руйнуванню породи в призабійній зоні свердловини, підвищуючи продуктивність пристрою. Це все сприяє підвищенню продуктивності буріння при застосуванні гідроакустичного пристрою, що заявляється. 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Гідроакустичний пристрій для буріння свердловин, що містить колону бурових труб, бурове долото із промивним каналом, вузол генерування гідроакустичних хвиль, резонатор, установлений у резонансній камері, що розміщена у корпусі вузла генерування гідроакустичних хвиль, вузол генерування гідроакустичних хвиль, установлений між колоною бурових труб і буровим долотом і виконаний у вигляді порожнистого корпусу й розміщеного в його порожнині набору встановлених співвісно одне одному сопел, кожне з конфузором і дифузором, який відрізняється тим, що конфузори і дифузори сопел мають однакові кути їх вхідних і вихідних конусів і сопла утворюють між собою водяне сопло. 3 UA 111493 U 4 UA 111493 U Комп’ютерна верстка М. Мацело 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 5