Устройство для бурения вертикальной скважины

(51)5 Е 2 В 71 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВУ 0 ГОСТЯМСТВЕННЫЙ КОМИТЕТИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМЮИ ГННТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЙТЕ/ЬСТ(71) Ухтинский индустриальный институт (72) Ю. М. Гержберг и Т. Г. Старцева (53) 622.243.64 (088.8)(56) Авторское свидетельство СССР708046, кл. Е 21 В 7/10, 1978.Авторское свидетельство СССР447496, кл. Е 21 В 7/10, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ(57) Изобретение относится к области бурения скважин вращательным способом. Цель изобретения - предупреждение искривления ствола скважины и снижение вибраций бурильной трубы. Устройство вклюЯО 1645431 чает связанные переводником-наковальней (П Н) 2 долотои бурильную трубу (БТ) 3, ПН 2,6 и кольцевые грузы (КГ) 4. Последние установлены на БТ 3 с зазором и с возможностью осевого перемещения. ПН 6 расположены между КГ 4 н жестко связаны с БТ 3. Каждый КГ 4 выполнен с продольными прорезями, расположенными в нижней его части в шахматном порядке. Каждый указанный КГ 4 имеет массу меньше, а количество прорезей больше. При вынужденных колебаниях долота ПН 2,6 подбрасывают КГ 4 вверх. КГ 4 падают отвесно и создают на БТ 3 импульс вертикально направленных сил. При этом долото разрушает горную породу преимущественно в вертикальном направлении.1 ил.164543Изобретение относится к бурению скважин вращательным способом.Цель изобретения - предупреждение искривления ствола скважины и снижение вибрации бурильной трубы.На чертеже изображено устройство для бурения вертикальной скважины.Устройство для бурения вертикальной скважины включает долото 1, нижний пере- водник наковальню 2, центральные бурильные трубы 3 с кольцевыми грузами 10 4, установленными с возможностью осевого и радиального перемещения относительно центральной бурильной трубы 3. В верхней части каждого кольцевого груза 4 закрепляется внутренний центратор 5, выполняющий также функции сальникового уплотнения с целью предотвращения зашламования полости кольцевого груза 4.Центратор 5, как правило, выполняется из элатополимера, например, резины или полиуретана. Второй и последующие кольцевые 20 грузы 4 взаимодействуют с переводниками - наковальнями 6, снабженными центрирующими планками. Диаметр пере- водников - наковален 6 меньше диаметра скважины, но больше диаметра кольцевого груза 4. Это уменьшает вероятность контакта кольцевых грузов 4 со стенками скважины.Над устройством для увеличения маятникового эффекта может быть установлен полномерный центратор (не показан).Масса каждого из кольцевых грузов 4 различна, что достигается изменением их длины или толщины стенки. В нижней части кольцевых грузов 4 выполнены поперечные сквозные прорези, размещенные в шахматном порядке в несколько рядов.Эти прорези снижают жесткость нижнего конца кольцевого груза 4, увеличивают долю упругого взаимодействия последнего с переводниками - наковальней 2 или 6, уменьшают переход механической энергии колебания в тепловую энергию деформации 40 взаимодействующих деталей. Количество прорезей обратно пропорционально массе кольцевых грузов 4. Жесткость нижнего конца кольцевого груза 4 меньшей массы меньше жесткости кольцевого груза 4 большей массы.Для увеличения воздействия на долото 1 и снижения динамического воздействия на бурильные трубы 3 от ударов кольцевого груза 4 наиболее тяжелый кольцевой груз 4 устанавливается непосредственно над долотом 1, остальные размещаются по мере уменьшения их массы.Устройство работает следующим образом.При вынужденных колебаниях долота вследствие образования рейки на забое и перекатывания зубьев по породе перевод- ники - наковальни 2 и 6 подбрасывают 314кольцевые грузы 4. Под действием гравитационных сил кольцевые грузы 4 падают отвесно и создают им пульс вертикально направленных снл, действующих на КНБК.Для пред вращения вращения кольцевых грузов 4 с бурильной колонной 3 и действия центробежных сил на кольцевые грузы 4, последние могут быть снабжены эластичными опорчыми элементами. Укороченные кольцевыерузы 4 позволяют увеличить угол наклона скважины и оси КНБК, при котором осуществляется отвесное падение кольцевого груза 4, что в целом способствует повышению эффективности работы устройства. Например, при длине единичного кольцевого груза 4 - 8 м и массе 1200 кг наибольший перекос его относительно центральной трубы составляет 0,8 - 1,2. При искривлении скважины боль. ше этого угла кольцевой груз 4 падает наклонно. Применение нескольких укороченных кольцевых грузов 4, например, средней длиной 4 м, позволяет не только увеличить вдвое диапазон зенитного угла скважины, при котором осуществляется свободное падение кольцевых грузов 4, но и использовать значительно большую их массу, например, 3000 кг. Все это существенно повышает эффективность устройства.Высота подскока и частота ударов кольцевых грузов 4 зависят от их массы и жесткости нижнего конца. При большей массе и жесткости нижних кольцевых грузов 4 частота колебаний всех кольцевых грузов 4 будет различной. Высота подскока у верхних кольцевых грузов 4 больше, а частота ударов меньше, чем у нижних. Различная частота ударов кольцевых грузов 4 о переводники - наковальни 2 и 6 предотвращает синхронизацию движения системы кольцевых грузов 4 с колебаниями бурильной колонны 3 и возникновение резонансных явлений.Формула изобретенияУстройство для бурения вертикальной скважины, включающее связанные перевод- ником долото и бурильную трубу, расположенные на последней с зазором и с возможностью осевого перемещения кольцевые грузы разной массы, отличающееся тем, что, с целью предупреждения искривления ствола скважины и снижения вибраций бурильной трубы, оно снабжено установленными между кольцевыми грузами на бурильной трубе и жестко связанными с ней переводниками-наковальнями, каждый кольцевой груз в нижней части выполнен с продольными прорезями, расположенными в шахматном порядке, причем каждый вышерасположенный груз имеет массу меньше, а количество продольных прорезей больше.