RU2020292C1

RU2020292C1 - Above-bit ejector pump

Info

Publication number: RU2020292C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Владиленович Евстифеев
Original assignee: Сергей Владиленович Евстифеев
Priority date: 1992-09-15
Filing date: 1992-09-15
Publication date: 1994-09-30

Abstract

FIELD: in arrangements of drill pipe strings to enhance cleaning of face of drilled rock. SUBSTANCE: housing is provided with central vertical passage. Active nozzles are arranged over circumference around central passage and are brought in communication with this passage by means of supply passages. Made coaxially relative to ports are mixing chambers which are brought in communication with end portion of housing by means of through connecting passages which are rectilinear. Axes of mixing chambers are located at angle relative to axis of vertical passage. Relationship of diameters of connecting passages and chamber ranges from 0.4 to 1.0 and relationship of diameter of outlet section of each nozzle to diameter of connecting passage ranges from 0.18 to 0.35. Nozzles with chambers are asymmetric relative to axis of central passage. Housing is provided with at least one through passage which brings space above the pump in communication with space below it. Nozzles with chambers and through passages are opposite relative to each other. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к технике бурения скважин и может быть использовано в компоновках бурильных колонн для улучшения очистки забоя от выбуренной породы. The invention relates to techniques for drilling wells and can be used in the layout of the drill string to improve cleaning of the bottom of the cuttings.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является наддолотный эжекторный гидронасос, содержащий корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом для подачи к долоту промывочной жидкости, не менее трех активных сопел, равномерно расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, оси камер смещения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4 - 1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет величину 0,18-0,35. Closest to the proposed invention is a supra-bit ejector hydraulic pump containing a housing with a central vertical channel made therein for supplying at least three active nozzles uniformly spaced around the central channel and communicating with the feed channels to the bit, and coaxial with nozzles of the mixing chamber, the latter being communicated with the end part of the housing using straight through channels made rectilinear, the axis of the displacement chambers wife at an angle to the vertical axis of the channel, the ratio of diameters of connecting channels and the mixing chamber is 0.4 - 1.0, and the ratio of the diameter of the outlet section of each nozzle to the diameter of the connecting channel amounts to 0,18-0,35.

При использовании эжекторного гидронасоса, содержащего активные сопла, равномерно расположенные по окружности, создается симметричный поток промывочной жидкости, направленный от забоя скважины вверх. При этом для получения высокой механической скорости требуется применение гидромоторных долот. Использование долот с центральной промывкой или алмазных долот не позволяет применять этот эжекторный гидронасос, так как за счет симметричных потоков не происходит удаления шлама из под долота. When using an ejector hydraulic pump containing active nozzles evenly spaced around the circumference, a symmetrical flow of flushing fluid is created, directed upward from the bottom of the well. Moreover, to obtain high mechanical speed, the use of hydraulic motor bits is required. The use of centrally flushed bits or diamond bits does not allow the use of this ejector hydraulic pump, since due to symmetrical flows, the sludge is not removed from under the bit.

Для полного удаления шлама из-под зубьев долота необходим асимметричный, направленный поток жидкости, но существующие конструкции долот, особенно конструкции их промывочных каналов, ввиду симметричности их расположения в долоте не позволяют сделать этого. To completely remove sludge from under the teeth of the bit, an asymmetric, directed fluid flow is necessary, but the existing design of the bits, especially the design of their washing channels, due to the symmetry of their location in the bit, does not allow this.

При бурении в зонах поглощений необходим малый расход промывочной жидкости, но применение любых типов долот не позволяет сделать этого, так как при снижении расхода промывочной жидкости происходит резкое снижение механической скорости бурения и ухудшается температурный режим работы долот, что приводит к снижению технико-экономических показателей бурения. When drilling in the absorption zones, a small flow rate of flushing fluid is required, but the use of any type of drill bit does not allow this, since with a decrease in flushing fluid flow rate a sharp decrease in the mechanical drilling speed occurs and the operating temperature of the drill bits deteriorates, which leads to a decrease in the technical and economic performance of drilling .

Цель изобретения ^_ повышение механической скорости бурения за счет формирования направленных потоков промывочной жидкости в зоне работы долота и снижения дифференциального давления, улучшение температурного режима работы долот за счет создания интенсивной местной циркуляции и возможность бурения при малых расходах промывочной жидкости в зонах поглощений.OBJECT OF THE INVENTION ^_ increasing ROP by forming a directional flow of washing liquid in the bit working area and reduce the differential pressure, improved temperature mode bits by creating intense local circulation and the possibility of drilling at low flow rates of washing liquid in the absorption zones.

Для этого в наддолотном эжекторном насосе, содержащем корпус с выполненным в нем центральным вертикальным каналом для подачи к соплам струйных насосов промывочной жидкости, одно и более активных сопел, асимметрично расположенных по окружности вокруг центрального канала и сообщающихся с ним с помощью подводящих каналов, и соосные с соплами камеры смешения, при этом последние сообщены с торцовой частью корпуса при помощи сквозных соединительных каналов, выполненных прямолинейными, оси камер смешения расположены под углом к оси вертикального канала, отношение диаметров соединительных каналов и камер смешения составляет 0,4-1,0, а отношение диаметра выходного сечения каждого сопла к диаметру соединительного канала составляет величину 0,18 - 0,35. Возможно выполнение в корпусе наддолотного эжекторного насоса от одного и более сквозных каналов, соединяющих пространство над насосом и под ним. To do this, in a supra-bit ejector pump containing a housing with a central vertical channel made in it for supplying flushing fluid to the nozzles of the jet pumps, one or more active nozzles asymmetrically arranged around the central channel and in communication with it through the supply channels, and coaxial with the nozzles of the mixing chamber, the latter being communicated with the end part of the housing using straight through channels made rectilinear, the axis of the mixing chambers are at an angle to the vertical axis Nogo channel, the ratio of diameters of connecting channels and mixing chambers is 0.4-1.0, and the ratio of the diameter of the outlet section of each nozzle to the diameter of the connecting channel amounts to 0.18 - 0.35. It is possible to carry out in the casing of a supra-bit ejector pump from one or more through channels connecting the space above and below the pump.

На фиг. 1 представлен общий вид наддолотного эжекторного насоса; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1. In FIG. 1 is a perspective view of a sub-bit ejector pump; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1; in FIG. 3 - node I in FIG. 1.

Насос содержит корпус 1 с выполненным в нем центральным вертикальным каналом 2 для подачи к соплам струйных насосов промывочной жидкости. С центральным вертикальным каналом 2 соединены выполненные в корпусе 1, наклоненные прямолинейные подводящие каналы 3, заканчивающиеся соплами 4 и смесительными камерами 5. The pump comprises a housing 1 with a central vertical channel 2 formed therein for supplying flushing fluid to the nozzles of the jet pumps. Connected to the central vertical channel 2, made in the housing 1, are inclined rectilinear supply channels 3, ending with nozzles 4 and mixing chambers 5.

Каждое из сопел 4, снабженное наклонным подводящим каналом 3, вместе со смесительной камерой 5 образует струйный насос, предназначенный для транспортирования промывочной жидкости, содержащей измельченную выбуренную породу, из зоны б работы долота в зону а, расположенную сверху от наддолотного эжекторного насоса. Устройство может содержать одно и более описанных струйных насосов в зависимости от диаметра долота. Каждая из смесительных камер 5 сообщается с зоной б посредством прямолинейного соединительного канала 6, конец которого выходит на нижний торец 7 корпуса 1 эжекторного насоса. Each of the nozzles 4, equipped with an inclined feed channel 3, together with the mixing chamber 5 forms a jet pump designed to transport the flushing fluid containing crushed drill cuttings from the working zone b of the bit to zone a, located above the superset ejector pump. The device may comprise one or more of the described jet pumps, depending on the diameter of the bit. Each of the mixing chambers 5 communicates with zone b by means of a rectilinear connecting channel 6, the end of which goes to the lower end 7 of the housing 1 of the ejector pump.

В качестве возможных вариантов выполнения заявляемого устройства предлагается выполнить в корпусе 1 насоса сквозные каналы 8, соединяющие пространство б под насосом с пространством а над ним. As possible embodiments of the inventive device, it is proposed to carry out through channels 8 in the pump housing 1, connecting the space b under the pump with the space a above it.

Наддолотный эжекторный насос работает следующим образом. Suprashot ejector pump operates as follows.

В составе компоновки бурильной колонны эжекторный насос опускают в скважину, перекрывают промывочные отверстия в долоте и через центральный канал 2 к соплам 4 струйных насосов подают промывочную жидкость. Промывочная жидкость через наклонные подводящие каналы 3 и сопла 4 подводится к смесительным камерам 5, откуда она поступает в зону а над эжекторным насосом. При этом за счет эжектирующей способности струй жидкости, двигающийся в смесительных камерах, промывочная жидкость с содержащейся в ней измельченной породой транспортируется по каналам 6 из зоны б и выбрасывается в зону а. Прямолинейная форма каналов 3 и 6 обеспечивает минимальные потери на гидравлические сопротивления. As part of the assembly of the drill string, the ejector pump is lowered into the well, the washing holes in the bit are closed and the washing liquid is fed through nozzles 4 to the nozzles 4 of the jet pumps. The washing liquid through the inclined inlet channels 3 and nozzles 4 is supplied to the mixing chambers 5, from where it enters the zone a above the ejector pump. In this case, due to the ejecting ability of the liquid jets moving in the mixing chambers, the washing liquid with the crushed rock contained in it is transported through channels 6 from zone b and discharged into zone a. The rectilinear shape of channels 3 and 6 provides minimal losses in hydraulic resistance.

После выхода струй из смесительных камер в зону а над насосом происходит их взаимодействие со стенками скважины, при этом возникает эффект эжекции в зазоре между боковой цилиндрической поверхностью корпуса 1 и стенкой скважины. Часть промывочной жидкости вместе с выбуренной породой поднимается к устью скважины, а часть через сквозные каналы 8 возвращается в зону работы долота (направление движения струй жидкости показано стрелками на фиг. 1). При этом происходит интенсивное охлаждение долота и вымыв шлама из-под его зубьев. After the jets exit from the mixing chambers into zone a above the pump, they interact with the borehole walls, and an ejection effect occurs in the gap between the side cylindrical surface of the housing 1 and the borehole wall. Part of the flushing fluid along with the cuttings rises to the wellhead, and part through the through channels 8 returns to the working zone of the bit (the direction of movement of the fluid jets is shown by arrows in Fig. 1). In this case, the bit is intensively cooled and the sludge is washed out from under its teeth.

Предлагаемый насос осуществляет бурение любым типом долота с минимальными расходами промывочной жидкости, что позволяет наряду с получением высокой механической скорости бурения и улучшением температурного режима работы долот обеспечить прохождение зон поглощений без дополнительных затрат. The proposed pump carries out drilling with any type of bit with minimal flushing fluid consumption, which, along with obtaining a high mechanical drilling speed and improving the temperature regime of the bits, allows the passage of absorption zones without additional costs.

Claims

DOLLARED EJECTOR PUMP, comprising a housing with a central vertical channel formed therein, one or more active nozzles arranged circumferentially around the central channel and communicated therewith by supply channels, and mixing chambers coaxial with the nozzles, the latter being communicated with the end part of the housing by through connecting channels made rectilinearly, the axis of the mixing chambers are located at an angle to the axis of the vertical channel, the ratio of the diameters of the connecting channels and mixing chambers with sets 0.4 - 1.0 and the ratio of the diameter of the outlet cross section of each nozzle to the diameter of the connecting channel is 0.18 - 0.35, characterized in that the active nozzles with mixing chambers are located asymmetrically with respect to the axis of the central channel, no less than one through channel, through which the space above the pump is communicated with the space below it, and the active nozzles with mixing chambers and through channels are located opposite to each other.