Бур реактивно-турбинный

(19) 01) АЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ-ТУРБИНи траверсу,дравлически СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный ордена ТрудовогоКрасноо Знамени научно-исследовательский институт буровой техники(54) (57) БУР РЕАКТИВНОНЫЙ, вклкяающий турбобурывнутрення полость которой гисообщена с напорной полостью каждоготурбобура, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью снижения энергозатрат путем перераспределения мощности рабочей жидкости, подводимой к каждомутурбобуру в зависимости от их загруженности, каждый турбобур снабжен регулятором потока рабочей жидкости, установленным на валу турбобура за траверсойи выпоаенным в виде эластичной кольцевой втулки, концы которой закрепленына валу, а полость, образованная междувалом и эластичной втулкой, заполненажидким или сыпучим наполнителем, 1093816Изобретение относится к буровой технике, а конкретно к конструкции реактивно-турбинных буров.Известен регулятор турбобура, который поддерживает постоянной частоту 5вращения вала за счет того, что приувеличении частоты вращения упругиепластины регулятора под действием центробежной силы расходятся и открываютсквозное центральное отверстие в валу,в которое сбрасывается на забой, минуятурбину, рабочая жидкость (прр. этом происходит потеря мощности) ЦОднако при установке турбобура вбур РТБ не произойдет перераспределения мощности, подводимой к каждомутурбобуру бура в зависимости от ихзагруженности, т.е. не будет обеспеченаработа бура в целом в оптимальном режиме, так как упругие пластины, расходясь от центробежной силы, не перекрывают кольцевое сечение.Известен реактивно-турбинный бур,включающий турбобуры и траверсу, внутренняя полость которой гидравлически 25сообщена с напорной полостью каждоготурбобура 2Недостатком известного устройстваявляется неэффективная его работа. Более загруженным турбобурам не хватает ЗОэнергии, а менее загруженные турбобурыне используют избыточнуо энергию, атеряют ее в виде потока жидкости, которая при больших оборотах долота сбрасывается через полый вал турбобура вскважинуЦелью изобретения является снижениеэнергозатрат путем перераспределениямощности рабочей жидкости, подводимойк каждому турбобуру в зависимости от 40их загруженности,Указанная цель достигается тем, чтов буре реактивно-турбинном, включающем турбобуры и траверсу, внутренняяполость которой гидравлически сообщенас напорной полостью каждого турбобура,каждый турбобур снабжен регуляторомпотока рабочей жидкости, установленнымна ващ турбобура за траверсой и исполненным в виде эластичной кольцевой втулки, концы которой закреплены на валу,а полость, образованная между эласгичной втулкой и валом, заполнена жидкимили сыпучим наполнителем.Такое выполнение бура позволяет оптимально распределять энергию от буро 55внх насосов к каждому турбобуру. Вопределенный момент времени туРбобурполучает дополнительную энергию от менее загруженного турбобура. Оптимальная загрузка всех турбобуров бура позволяет увеличить нагрузку на забой.На фиг. 1 изображен бур, общий вид; на фиг. 2 - регулятор потока (в увеличенном масштабе)Бур реактивно-турбинный включает турбобуры 1 с долотами 2, присоединенные к траверсе 3, внутренняя полость которой гидравлически сообщается с напорными полостями турбобуров. Каждый турбобур 1 имеет регулятор потока рабочей жидкости, установленной в корпусе 4, состоящий из вала 5, на котором установ. лена эластичная кольцевая втулка 6, концы которой жестко соединены с валом, и наполнителя 7, например ртути. Вал 5 регулятора соединен с валом 8 турбобура 1 посредством резьбы. Внутренняя полость траверсы соединяется с наруж ным пространством клапаном 9 предельного давления.Бур работает следующим образом.На бурильных трубах бур опускают к забою и включают подачу буровой жид- кости, которая равномерно распределяется во внутренней полости траверсы 3 по всем турбобурам 1, которые приводят во вращение долота 2. До того, как долота коснутся забоя, турбобуры работают в холостом режиме (сопротивлением до лот в жидкости можем пренебречь), при этом вместе с валами 8 турбобура вращаются и связанные с ними валы 5 регуляторов потока рабочей жидкости. Под действием центробежной силы наполни- тель 7 начинает воздействовать на эластичную кольцевую втулку 6, растягивая ее центральную часть (концы втулки жест ко связаны с валом регулятора 5 и не перемещаются). Когда центробежная сиж уравновесится силами реакции растянутой эластичной кольцевой втулки 6 и поперечной силой динамической составляющей потока буровой жидкости, растяжение втулки 6 прекратится, При этом кольцевое сечение между корпусом 4 и валом 5 регулятора оказывается частично перекрытым эластичной кольцевой втулкой 6 и в турбобуры поступает меньше жидкости, в связи с чем частота, вращения каждого турбобура уменьшается, что предотвращает возможную поломку зубьев долот 2 в момент их касания породы в начале бурения. Так как напорные полости всех турбобуров бура частично перекрыты, в полости траверсы повышается давление и срабатывает клапан 9 предель3 10938 ного давления, установленный на траверсе. После промывки скважины бур плавно опускают на забой,при этом долота начинают бурить породу., вращаясь вокруг собственньм осей и вокруг оси бура. З Получив нагрузку, долота снижают частс ту вращения, при этом центробежная сила наполнителя 7 уменьшает растяжение эластичной коа,цевой втулки 6 до тех пор, пока центробежная сила опять 10 не уравновесит силу растяжения втулки 6 . и поперечную составляющую потока рабочей жидкости. Кольцевое пространство, по которому буровая жидкость поступает в турбобуры, увеличится, увеличит ся и поступление жидкости в турбобу. ры, в связи с чем увеличится подводящая к ним мощность, Так как при бурении нагрузка на каждое из долот бура разная и постоянно меняется, меняется .20 частота вращения их валов и степень перекрытия потока рабочей жидкости мастичной кольцевой втулкой. Так как наиболвв загруженные турбобуры имеют меньшую частоту вращения, то эластич ная кольцевая втулка 6 регулятора потока этого турбобура, устанавливает автоматически максимальное проходное сечение для потока буровой жидкости, посту- ,уающей в турбобур, и наоборот, Регула- З 0 тор потока рабочей жидкости наименеезагруженного (в данный момент времени) устанавливает минимальное проходное сечение для потока рабочей жидкос 1 Ие Так как напорные полости всех турбобуров гидравлически сообщаются друг с другом посредством внутренней полости траверсы, то в наиболее загруженный турбобур поступает больше жидкости, а в менее загруженный турбобур - меньше жидкости, т.в. более загруженный турбобур получает дополнительную мощность за счет менее загруженного турбобура, при этом общая энергия, затрачиваемая на бурение, остается постоянной.Такое перераспределение мощности происходит постоянно в процессе бурения и позволяет работать каждому турбо буру в оптимальном режиме, повышается КПД общей системы: буровые насосытурбобуры, что дает возможность уве- личить нагрузку на забой (,это связано с тем, что нагрузка на забой определяет ся возможностью устойчивой работы наиболее загруженного турбобура) и, следовательно, увеличить механическую скорость и проходку на долото. Ф1093816 г,Г оставитепь Л. Чеехред С. Легеза нкинаКорректор Г. Огар . Н. Бобкова Реда Заказ 339 Тираж л ППП патент г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ по де 113035