Устройство для бурения скважин

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 1950897(23) Приоритет -Гасударственный комитет СССР Опубликовано 15.08.82. Бюллетень30Дата опубликования описания 25.08.82(53) УДК 622.243. 92 05 (088 8) пв делам лэооретенкй и открытий(72) Авторы изобретения С. Л. Залкин и Н. П. Моисеев Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени аучноисследовательский институт буровой техники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН 1Данное изобретение относится к бурению скважин, в частности к устройствам для бурения скважин, создающим нагрузку в процессе бурения.Известно устройство для бурения скважин, которое устанавливается над забойным двигателем или при роторном бурении над долотом, обеспечивает снижение гидро- статического давления в призабойной зоне и одновременно позволяет создать,в процессе бурения любую заданную нагрузку на забой давлением промывочной жидкости без применения утяжеленных бурильных труб 1).Недостатками известного устройства являются то, что оно не обеспечивает снижения гидростатического давления в призабойной зоне в процессе движения запакерованного бурового инструмента в бурящейся скважине и не дает возможности отключения механизма с поверхности для проведения обычных технологических операций.Известно, устройство для бурения скважин, включающее корпус с внутренними полостями, вал с поршнями, механизм перекрытия ствола скважины, золотники и насос. Данное устройство создает нагрузку давлением жидкости на поршень, перемещаются в скважине способом автоматичес. кого шагания 2.Недостатком этого устройства являетсяневозможность отключения механизма в скважине для проводки технологических 5 операций, требующих беспрепятственныхопераций спуска и подъема инструмента.Цель изобретения - устранение указанных недостатков за счет автоматизации управления шаганием устройства в скважине,и обеспечения возможности отключения при вспомогательных операциях.Цель достигается тем, что устройствоснабжено дополнительным подпружиненным дифференциальным золотником, гидравлически связанным с золотниками.15 На фиг, 1 показано устройство в процессе бурения скважины, продольный разрез; на фиг. 2 - устройство в процессе перезарядки, продольный разрез; на .фиг. 3 - сечение А - А на фиг. 1; на фиг. 4 - устройство при расположении золотников, продольный разрез соответствующем процессу бурения скважины; на фиг: 5 - развс ртка фигурного паза, выполненного в нижней части вала; на фиг. 6 - устройство при расположении золотников, продольный раз 950897рез, соответствующем процессу его переза. рядки; на фиг. 7 - продольный разрез подпружиненного дифференциального зо. лотника при расположении его шариков в длинных фигурных пазах, вала, когда пакер отключен.Устройство состоит из толстостенного вала 1 с поршнями 2 и 3, на наружной поверхности которого размещены золотники: исполнительный многокамерный дифференциальный 4, управляющий 5 и подпружиненный дифференциальный 6 и подвижного относительно вала корпуса 7 с пакером 8 и струйным насосом 9,Расположенный под поршнем 3 исполнительный золотник 4 снабжен уплотнениями 10, 11 и 12 разных диаметров и служит для впуска из центрального канала вала промывочной жидкости в процессе бурения в полость камеры пакера А через проточный канал Б и в сопло струйного насоса 9. Он же служит для одновременного выброса отработанной промывочной жидкости в затрубное пространство, как показано стрелками на фиг. 6.Под золотником 4 расположен золотник 5 с уплотнением 13 равного диаметра, который в зависимости от взаимного расположения вала 1 и корпуса 7 впускает в полость Д промывочную жидкость под высоким давлением из центрального канала вала или сбрасывает через канал Е отработанную промывочную жидкость в затрубное пространство. Впуск промывочной жидкости в полость Д золотник 5 может осуществлять только при соответствующем положении подпружиненного золотника 6,Золотник 6 расположен в нижней части вала и снабжен уплотнениями 14 и 15 разного диаметра. Он отжимается в верхнее положение пружиной 16, а полость между уплотнениями постоянно сообщается через канал Ж с центральным каналом вала. На нижнем конце золотника б имеется поворотное кольцо 17 с шариком 18, который при каждом осевом перемещении его, вызванном повышением давления, занимает крайнее нижнее прложение попеременно в коротком или длинном фигурном пазе, определяя тем самым положение золотника относительно проточных каналов и самого устройства, находящегося в процессе работы или в состоянии отключения,В верхнюю часть корпуса 7 вмонтированы уплотнения 19, которые перемешаются по наружному диаметру вала 1.Нижняя часть корпуса снабжена двумя упорами 20 и 21, служащими для перемещения золотника 5 в конце процесса бурения и в конце процесса перезарядки устройства.Пакер 8 предназначен для сцепления кор пуса 7 со стенками скважины и разобщения верхней от нижней призабойной зоны скважины, в которой снижено гидростатическое давление. Для транспортировки выбуренной 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 породы через пакер 8, в корпусе 7 выполненканал, сообщающий подпакерную зону с надпакерной, причем именно в этом канале раз-.мещен струйный насос 9. Устройство работает следующим образом При транспортном положении устройства - спуске его в скважину - корпус 7 занимает произвольное положение. Пакер 8 не выступает за габариты утолщенной части корпуса. Многокамерный золотник 4 и золотник 5 могут находиться в одном из крайних положений их хода. Золотник б поддерживаемый пружиной 16, расположен в крайнем верхнем положении.При пуске насосов промывочная жидкость из центрального канала вала 1 через отверстие Ж поступает в золотниковые устройства.Золотник 6 под действием перепада давления перемещается и занимает одно из двух положений: среднее -сообщая центральный канал вала 1 и полость Ж с полостями И - Д золотников 5 и 4, или нижнее, при котором центральный канал вала 1 изолируется от полостей И - Д золотником 5 и 4.Среднее или нижнее расположение золотника 6 зависит от нахождения поворотного кольца 17 с шариком 18.Размещение шарика 18 поворотного кольца 17 в коротких пазах соответствует среднему положению золотника 6, а в длинных пазах - нижнему.При среднем положении золотника 6 промывочная жидкость поступает через полость И золотника б в полость Д многокамерного золотника 4 и он автоматически переместится в крайнее верхнее положение. При таком расположении его полость А корпуса 7 и полость камеры пакера 8 сообщаются через канал 6 с центральным каналом вала 1.Под действием перепада давления в устройстве пакерперекроет затрубное пространство и прижимается к стенкам скважины, что обеспечивает герметизацию и создание осевой гидравлической нагрузки на долото, величина которой регулируется обычным путем. Одновременно приводится в действие струйный насос 9, который обеспечивает снижение гидростатического давления с одновременным выносом выбурейной породы из зоны пониженного давления в зону повышенного (над пакером). По окончании . хода поршня 3 при нижнем положении золотника 6 полости И - Д золотников 5, 4 сообщаются с затрубным пространством, золотник 4 автоматически переместится в нижнее положение, а нижняя полость А сообщается с затрубным пространством. Одновременно с этим прекращается работа струйного насоса 9. При нижнем положении золотника 4 пакер 8 переводится в транспорт ное паложение, и корпус с пакером перемешается в крайнее нижнее положение,Устройство перезаряжается.Перемещение золотника 5 осуществляется в конце каждого хода устройства упорными торцами нижнего корпуса-цилиндра 20 и 21.Причем верхнее расположение золотни ка 5 вызывает автоматическое перемещение золотника 4 в нижнее положение и наоборот, при его нижнем положении, а также при среднем расположении золотника 6 - золотник 4 перемещается в верхнее поло ю1 О жение. В краиних своих положениях золотник 4 фиксируется действием тех же гидравлических нагрузок, которые его перемещают,Таким образом, при наличии перепада давления в колонне труб и при среднем положении золотника 6 устройство приводится в действие. Система золотников 5 и 4 автоматически осуществляют перезарядку устройства путем попеременного включения и выключения пакера 8 и струйного насоса 9 в процессе бурения и подачи инструмента к забою. Благодаря работе устройства в призабойной зоне бурящейся скважины устаналивается пониженное гидростатическое давление, способствующее повышению механической скорости и рейсовой проходки.Формула изобретенияУстройство для бурения скважин, включающее корпус с внутренними полостями,вал с поршнями, механизм перекрытия ствола скважины, золотники и насос, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности работы, оно снабжено дополнительными дифференциальным подпружиненным золотником, гидравлически связаннымс золотниками.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР275924, кл. Е 21 В 19/08, 1967,2. Авторское свидетельство СССР позаявке1448857/03, кл. Е 21 В 19/08,1970 (прототип)..,Люльчас Со Тех Тира ИИПИ Госуда по делам нз 35, Москва,ППП Патент Корректор У. ПономаренкоПодписноеа СССРытийаб д. 4/5Проектная, 4 илиа Редактор Г. ГерберЗаказ 5640/35 17 1 Р ставитель И ред А. Бойк ж 623 рственного обретенийЖ - 35, Рау э, г. Уж го ком ите и откр шская од, ул Р 17 Ю