Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к области горноразведочных работ, а именно к способам бурения скважин.

Известен способ бурения скважин, включающий спуск в скважину забойного гидравлического двигателя, состоящего из статора и ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости. X. Акчурин, В. Ипполитов, С. Соломенников. Возможные пути повышения эффективности строительство скважин. Бурение & Нефть, май, 2004.

Однако в данном способе не имеются технологические возможности для полного использования потенциальной энергии промывочной жидкости.

Прототипом изобретения выбран способ бурения скважин, включающий спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости. Булатова А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. Учебник для вузов. - М.: ООО «Недра-Бизнес центр», 2001.

Недостатки прототипа - низкие значения энергетических характеристик способа на объем подаваемой промывочной жидкости, что также указывает на неполное использование потенциальной энергии последней, со снижением эффективности бурения скважин.

Задача изобретения - повышение эффективности способа бурения скважин.

Технический результат - достижение высоких энергетических характеристик способа бурения скважин на объем подаваемой промывочной жидкости посредством использования силы веса и направленности промывочной жидкости в рабочей камере.

Это достигается тем, что в известном способе бурения скважин, включающем спуск в скважину забойного гидродвигателя, состоящего из статора с полуцилиндрическими лопастями и полого ротора, образующих рабочую камеру, и подачу промывочной жидкости, согласно изобретению, рабочую камеру оснащают дном, прикрепляемым к статору, между полуцилинрическими лопастями круговой стенкой разделяют на внешние части в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части, при этом дно внешней части рабочей камеры выполняют поперечным уступом с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей, промывочную жидкость наклонно направляют на дно внешней части рабочей камеры по направлению вращения статора, на роторе пробивают боковые радиальные каналы, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части рабочей камеры и выходом в полость ротора.

Отличительными признаками изобретения - промывочную жидкость наклонно направляют на дно внешней части рабочей камеры обеспечивается преобразование силы веса столба промывочной жидкости и ее выталкивающей силы в крутящий момент статора, образование зон разности давлений промывочной жидкости разделенные линией приложения потока промывочной жидкости на дно внешней части рабочей камеры, впереди нее по вращению высокие, сзади низкие, чем создаются благоприятные условия для увеличения значений крутящего момента статора и снижение гидродинамических помех его вращению.

Выполнением дна внешней части рабочей камеры поперечным уступом с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей, появляются дополнительные площади приложения скоростного напора промывочной жидкости и эффект гидравлического прыжка сжатого потока, направленного на внутренние поверхности полуцилиндрических лопастей, способствующие повышению пульсации скоростей и давлений, следовательно, крутящего момента статора.

Признаком - рабочую камеру между полуцилиндрическими лопастями круговой стенкой разделяют на внешние части в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части, при повороте потока промывочной жидкости в промежутке между окончаниями круговой стенки и внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей, последние испытывают наибольшие давления промывочной жидкости, чем, совокупно с предыдущими признаками, достигается полное использование ее потенциальной энергии и высокие энергетические характеристики способа бурения скважин.

Признаком - на роторе пробивают боковые радиальные каналы, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части рабочей камеры и выходом в полость ротора, достигается эффективное удаление отработавшей промывочной жидкости из рабочей камеры без образования турбулентности потока.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. показана схема забойного гидродигателя для реализации способа.

Забойный гидродвигатель содержит статор 1 с полуцилиндрическими лопастями 2 и полый ротор 3, образующие рабочие камеры, разделенные между полуцилиндрическими лопастями 2 круговыми стенками 4 на внешние части 5, в переднем по вращению окончании плавным поворотом переходящие во внутренние части 6. Дно внешней части 5 рабочей камеры выполняют поперечным уступом 7 с превышением в сторону внутренних поверхностей полуцилиндрических лопастей 2.

На внутренней части 6 рабочих камер проведены отверстия 8 для прохода части промывочной жидкости без образования застойных зон в них.

На роторе 3 пробивают боковые радиальные каналы 9, входом обращенные навстречу движению промывочной жидкости из внутренней части 6 рабочих камер и выходом в полость ротора 3.

Способ осуществляют следующим образом. С началом процесса бурения скважин, потоки промывочной жидкости наклонно направляют на дно внешней части 5 рабочей камеры по направлению вращения статора 1 относительно невращающегося полого ротора 3, преобразованием веса столба промывочной жидкости и ее выталкивающей силы в крутящий момент статора 1. При этом во внешней части 5 рабочих камер образуются зоны высоких давлений впереди линии приложения потока промывочной жидкости на дно, и низких давлений сзади нее, и при соприкосновении потока со уступом 7 происходит гидравлический прыжок, сопровождающийся повышенной пульсацией скорости и давлений сжатой промывочной жидкости, приложенной на внутренние поверхности полуцилиндрических лопастей 2, совокупно усиливающие значение крутящего момента статора 1.

Далее, плавным поворотом в промежутке между окончаниями круговой стенки 4 и внутренней поверхности полуцилиндрических лопастей 2, промывочная жидкость из внутренней части 6 рабочих камер через боковые радиальные каналы 9 поступает в полость ротора 3 для прохождения на следующую ступень забойного гидродвигателя. Часть промывочной жидкости из внутренней части 6 рабочих камер через отверстия 8 также протекает в направлении следующей ступени забойного гидродвигателя.

Эксперименты проведенные в лабораторных условиях по исследованию характеристик опытного образца забойного гидродвигателя, где статор 1 был изготовлен из прозрачного материала, позволили визуально изучить механизмы силового взаимодействия промывочной жидкости с элементами рабочей камеры забойной гидромашины.

При зафиксированном положении статора в рабочей камере были произведены замеры давлений промывочной жидкости, при разных углах наклона подачи и расходах, показавшие, что данный способ бурения скважин имеет огромные ресурсы для повышения эффективности горноразведочных работ.