close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7729

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7729
(13) C1
(19)
(46) 2006.02.28
(12)
7
(51) E 21B 7/18
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН
(21) Номер заявки: a 20001167
(22) 2000.12.27
(43) 2002.06.30
(71) Заявитель: Манкевич Эдуард Александрович (BY)
(72) Автор: Манкевич Эдуард Александрович (BY)
(73) Патентообладатель: Манкевич Эдуард Александрович (BY)
(56) Беркович М.Я. Технология бурения
нефтяных и газовых скважин. - М.:
Недра, 1969. - С. 210-211.
SU 1768758 A1, 1992.
SU 927950, 1982.
RU 2060343 C1, 1996.
RU 2081290 C1, 1997.
BY 7729 C1 2006.02.28
(57)
Установка для проходки скважин, содержащая корпус с направляющим аппаратом и
системой подачи жидкости с трубопроводами, рабочее колесо с валом и долото, отличающаяся тем, что корпус выполнен составным из верхнего и нижнего сферического или
Фиг. 1
BY 7729 C1 2006.02.28
цилиндрического элементов, соединенных клиновым разъемным кольцом, и диафрагмы
между ними с направляющим трехъярусным аппаратом, которая образует с верхним элементом полость для рабочего колеса, а с нижним – кольцевую камеру для сбора воды или
топлива, например горючего в смеси с окислителем, причем на верхнем элементе со стороны диафрагмы и заодно с ним выполнен кольцевой центрирующий шип с внутренним
диаметром, равным наружному диаметру диафрагмы, а сверху на нем установлен герметичный колпак с воздухоподводящей трубкой, на котором закреплена водоподводящая или
топливоподводящая неподвижная труба с обратным клапаном и фиксаторами, на верхнем
элементе и диафрагме соосно установлены быстровращающиеся опоры, для сообщения
верхней и нижней полостей корпуса с водой или топливом выполнен водопровод или топливопровод, проходящий через верхний элемент корпуса, направляющий трехъярусный
аппарат и диафрагму; рабочее колесо совмещено с источником подачи воды или топлива
и выполнено в виде центробежных разъемных верхнего ведущего с полым валом и нижнего
ведомого с глухим валом дисков, скрепленных на периферии предварительно напряженными многослойными обмотками из высокопрочного материала, например из кварцевых
волокон, которые имеют со стороны валов ребра-лопатки с покрывными дисками с наклонными отверстиями, расположенными напротив водопровода или топливопровода для
захвата и перемещения воды или топлива от центра к периферии, лопатки для перемещения воды или топлива к периферии на ведомом диске и такой же конфигурации выполненные зеркально лопаткам канавки на ведущем диске с противоположной стороны вала,
которые входят в плавное зацепление с лопатками ведомого диска, причем валы рабочего
колеса смонтированы в быстровращающихся опорах корпуса; внутри полого вала установлен шнек-нагнетатель, связанный с электроприводом, а соединение полого вала с водоподводящей или топливоподводящей неподвижной трубой выполнено с помощью
пневмогидравлического затвора, включающего камеру, закрепленную на водоподводящей
или топливоподводящей неподвижной трубе, с крышкой, лабиринтно-винтовым уплотнением и стояночным уплотнением, а долото выполнено в виде наружного кольца с цилиндрической резьбовой верхней частью, гладкой конической нижней частью для образования
с корпусом кольцевого наклонного щелевого сопла, основание которой выполнено сферическим вогнутым с концентрическими канавками, кольцевым пазом с вертикальными колодцами над ним, промежуточного кольца с ребрами в средней части для образования и
фиксации кольцевого промежутка между ним и наружным кольцом, который снизу закрывается венцом, и сферическим основанием с концентрическими канавками, и центрального полого стержня с сопловой головкой, плотно прижатой к сферическому
основанию промежуточного кольца и имеющей одно центральное и группу наклонных
сопел, ребрами для образования и фиксации кольцевого промежутка между ним и промежуточным кольцом, а также пружиной, шайбой и гайкой, расположенными внутри промежуточного кольца, причем наружное кольцо имеет сплошное резьбовое соединение с
корпусом и резьбовое соединение отдельными секторами с промежуточным кольцом для
образования между ними промежутков для прохода воды или топлива.
Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может
быть использовано преимущественно для бурения скважин, а также в других областях,
например геологии, строительстве, соледобыче, добыче полезных ископаемых.
Известна установка для бурения скважин, содержащая корпус с направляющим аппаратом и системой подачи жидкости с трубопроводами, рабочее колесо с валом и долото, в
которой для вращения долота используется энергия потока промывочной жидкости, подаваемой буровыми насосами по бурильным трубам с поверхности на забой скважин. Установка располагается над долотом и является машиной, преобразующей гидравлическую
энергию потока промывочной жидкости в механическую энергию, необходимую для вращения долота, движущим узлом которой является гидравлическая турбина [1].
2
BY 7729 C1 2006.02.28
Недостатками известной установки являются:
сложность, громоздкость и большой вес (10-70 т);
обязательное наличие бурильных труб для подачи промывочной жидкости;
большие затраты времени на спуско-подъемные операции, занимающие 40 и более
процентов общего времени бурения;
большая трудоемкость спуско-подъемных операций;
быстрый износ долот;
большая их стоимость;
большие затраты энергии.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.
Решение поставленной задачи осуществляется за счет того, что корпус установки выполнен составным из верхнего и нижнего сферического или цилиндрического элементов,
соединенных клиновым разъемным кольцом, и диафрагмы между ними с направляющим
трехъярусным аппаратом, которая образует с верхним элементом полость для рабочего
колеса, а с нижним - кольцевую камеру для сбора воды или топлива, например горючего в
смеси с окислителем, причем на верхнем элементе со стороны диафрагмы и заодно с ним
выполнен кольцевой центрирующий шип с внутренним диаметром, равным наружному
диаметру диафрагмы, а сверху на нем установлен герметичный колпак с воздухоподводящей трубкой, на котором закреплена водоподводящая или топливоподводящая неподвижная труба с обратным клапаном и фиксаторами, на верхнем элементе и диафрагме соосно
установлены быстровращающиеся опоры, для сообщения верхней и нижней полостей корпуса с водой или топливом выполнен водопровод или топливопровод, проходящий через
верхний элемент корпуса, направляющий трехъярусный аппарат и диафрагму; рабочее
колесо совмещено с источником подачи воды или топлива и выполнено в виде центробежных разъемных верхнего ведущего с полым валом и нижнего ведомого с глухим валом
дисков, скрепленных на периферии предварительно напряженными многослойными обмотками из высокопрочного материала, например из кварцевых волокон, которые имеют со
стороны валов ребра-лопатки с покрывными дисками с наклонными отверстиями, расположенными напротив водопровода или топливопровода для захвата и перемещения воды
или топлива от центра к периферии, лопатки для перемещения воды или топлива к периферии на ведомом диске и такой же конфигурации выполненные зеркально лопаткам канавки на ведущем диске с противоположной стороны вала, которые входят в плавное
зацепление с лопатками ведомого диска, причем валы рабочего колеса смонтированы в
быстровращающихся опорах корпуса; внутри полого вала установлен шнек-нагнетатель,
связанный с электроприводом, а соединение полого вала с водоподводящей или топливоподводящей неподвижной трубой выполнено с помощью пневмогидравлического затвора,
включающего камеру, закрепленную на водоподводящей или топливоподводящей неподвижной трубе, с крышкой, лабиринтно-винтовым уплотнением и стояночным уплотнением,
а долото выполнено в виде наружного кольца с цилиндрической резьбовой верхней частью,
гладкой конической нижней частью для образования с корпусом кольцевого наклонного
щелевого сопла, основание которой выполнено сферическим вогнутым с концентрическими канавками, кольцевым пазом с вертикальными колодцами над ним, промежуточного кольца с ребрами в средней части для образования и фиксации кольцевого промежутка
между ним и наружным кольцом, который снизу закрывается венцом и сферическим основанием с концентрическими канавками, и центрального полого стержня с сопловой головкой, плотно прижатой к сферическому основанию промежуточного кольца и имеющей
одно центральное и группу наклонных сопел, ребрами для образования и фиксации кольцевого промежутка между ним и промежуточным кольцом, а также пружиной, шайбой и
гайкой, расположенными внутри промежуточного кольца, причем наружное кольцо имеет
сплошное резьбовое соединение с корпусом и резьбовое соединение отдельными секторами
с промежуточным кольцом для образования между ними промежутков для прохода воды
или топлива.
3
BY 7729 C1 2006.02.28
На фиг. 1 изображена установка в продольном разрезе.
На фиг. 2 дан поперечный разрез установки в плоскости разъема.
На фиг. 3 показан поперечный разрез по высокооборотному электроприводу рабочего
колеса.
Установка имеет корпус 1, состоящий из верхнего 2 и нижнего 3 элементов, диафрагмы 4 между ними с направляющим трехъярусным аппаратом 5, которая образует с верхним элементом 2 полость 6 для рабочего колеса 7, а с нижним 3 - кольцевую камеру 8 для
сбора воды или горючего, в смеси с окислителем, клинового разъемного кольца 9 для соединения верхнего 2 и нижнего 3 элементов, кольцевого центрирующего шипа 10, расчлененного направляющим трехъярусным аппаратом 5, для точного сопряжения диафрагмы 4
с верхним элементом 2, герметичного колпака 11 с воздухоподводящей трубкой 12 и обратным клапаном 13, на котором закреплена водоподводящая или топливоподводящая совмещенная (одна внутри другой) неподвижная труба 14 с обратным клапаном "а" внизу и
сбоку и ее фиксаторы 15, быстровращающихся опор 16 для установки в них рабочего колеса 7, водопровода или топливопровода 17, проходящего через верхний элемент 2 корпуса 1,
направляющий трехъярусный аппарат 5 и диафрагму 4 для подвода воды или топлива к
верхней и нижней частям полости 6 корпуса 1; рабочее колесо 7, содержащее разъемные
верхний ведущий 18 с полым валом 19 и нижний ведомый 20 с глухим валом 21 диски,
скрепленные многослойными высокопрочными с предварительным напряжением обмотками 22, ребра-лопатки 23 на обоих дисках 18 и 20 со стороны валов 19 и 21 с покрывными
дисками 29 с наклонными отверстиями 30 для захвата и перемещения жидкости, например
воды или горючего, от центра к периферии, лопатки 24 на ведомом диске 20 для перемещения жидкости, например воды или окислителя, к периферии, и такой же кривизны канавки 25 на ведущем диске 18 для плавного соединения обоих дисков 18 и 20, шнек 26,
установленный внутри полого вала 19 для быстрого закручивания жидкости и создания
предварительного напора, высокооборотный, например, электропривод 27 и рассекатель 28
на ведомом диске 20 для смягчения удара набегающего потока жидкости, а для соединения
вращающегося полого вала 19 с водоподводящей или топливоподводящей неподвижной
совмещенной трубой 14 установка снабжена пневмогидравлическим затвором 32, включающим камеру 33 с крышкой 31, лабиринтно-винтовым уплотнением 34, конусом 35 и
стояночным уплотнением 36 с контактным кольцом 37; долото, выполненное в виде составного круглого сопла 38, включающее наружное кольцо 39 с цилиндрической верхней
частью 40, гладкой конической нижней частью 41 для образования с корпусом 1 наклонной
кольцевой щели 42, сферического вогнутого основания 43 с концентрическими канавками 44
для создания в них изменяющегося пульсирующего давления, кольцевым пазом 45 с вертикальными колодцами 46 для подвода через них воды или топлива в кольцевую щель 42,
промежуточное кольцо 47 с ребрами 48 для образования и фиксации кольцевого промежутка 49 между наружным 39 и промежуточным 47 кольцами, венец 50 для закрытия снизу
кольцевой щели 49 и сферическое основание 51 с концентрическими канавками 52, центральный полый стержень 53 с головкой 54, ребрами 55 для образования и фиксации
кольцевого промежутка 56 между стержнем 53 и промежуточным кольцом 47, пружиной 57,
шайбой 58 и гайкой 59 для закрытия головкой 54 кольцевого промежутка 56, щелями 60 в
разных направлениях для подачи воды или топлива по оси головки 54, причем наружное
кольцо 39 имеет резьбовое сплошное соединение 61 с корпусом 1 установки и резьбовое
соединение 62 отдельными секторами для соединения его с промежуточным кольцом 47 и
для образования между соединениями секторами 62 промежутков 63 для прохода воды
или топлива в кольцевой промежуток 49.
Работает описанная установка следующим образом.
Приводится в действие высокооборотный электропривод 27, под воздействием которого включается во вращение рабочее колесо 7 с одновременным снятием стояночного
уплотнения 35, причем верхний 18 и нижний 20 элементы его, ввиду наличия между ними
4
BY 7729 C1 2006.02.28
плавного зацепления работают без скольжения относительно друг друга; через водоподводящую или топливоподводящую совмещенную неподвижную трубу 14 и водопровод
или топливопровод 17 подается вода или горючее и окислитель в рабочее колесо 7, а воздух - через воздухоподводящую трубку 12 в герметичный колпак 11, под действием центробежных сил вода или топливо двигаются по каналам между лопатками 24 и ребрамилопатками 23 рабочего колеса 7 в направлении от центра к периферии и через направляющий трехъярусный аппарат 5 в кольцевую камеру 8, смешиваясь в ней под высоким
давлением, откуда поступают в составное круглое в сечении сопло 38, причем под действием высокого давления воды или смеси горючего и окислителя резьбовые соединения 62
и 61 уплотняются, а пружина 57 сжимается, образуя в местах плотных сопряжений составных частей сопла 38 кольцевые микрощели "с", "д", "е", через которые устремляются
с большой скоростью вода или горючее в смеси с окислителем, отклоняются в горизонтальную плоскость на венце 50 и вибрирующей в процессе работы головке 54 стержня 53
и растекаются неразрывной струей во все стороны в радиальном направлении, попадают в
концентрические канавки 44 и 52, где увеличивается во много раз давление, вызывая кавитационный эффект, под действием которого на границе основания сопла 38 и грунта
последний разрушается, а пульпа, все время отклоняясь сферическим вогнутым основанием 43 и 51 сопла 38, попадает в поле действия кольцевой конической струи, выбрасываемой из щели "с", разрезая грунт в глубину и еще более раздробляя пульпу, которая,
перемешиваясь, поднимается вверх (топливо перемещается и сгорает, а газы (рабочее тело), все время отражаясь сферическим вогнутым основанием 43 и 51 сопла 38, попадают в
поле действия кольцевой конической струи, выбрасываемой из щели "с", концентрируются
в осевом направлении, увеличивая давление и температуру, под действием которых твердые породы расплавляются, а расплав поднимается вверх); при работе устройства вода
или топливо, непредвиденно поступающие в лабиринтно-винтовое уплотнение 35 между
вращающимся валом 19 и пневмогидравлическим затвором 32, отжимается обратно,
обеспечивая работу рабочему колесу 7 с минимальными потерями на преодоление сил
трения; кроме того, при осевом движении воды или окислителя в рабочее колесо 7 в него
подсасывается воздух из герметичного колпака 11 через лабиринтно-винтовое уплотнение
35 на стыке вращающегося вала 19 и водоподводящей или топливоподводящей совмещенной неподвижной трубы 14, исключая или уменьшая кавитационные явления в рабочем
колесе.
Благодаря отсутствию возможности возвращения воды или топлива из рабочего колеса 7 в подвод исключаются его объемные потери.
Ввиду высокой прочности всех элементов устройства (все они могут быть выполнены
кузнечно-штамповочными операциями) и возможности развивать рабочему колесу 7 регулируемые в широком диапазоне высокие обороты, установка создает необходимый напор
воды или смеси горючего и окислителя в широком диапазоне давлений.
Благодаря наличию клинового разъемного кольца 9 все элементы установки соединяются быстро и надежно.
Благодаря возможности регулирования давления подачи топлива в широком диапазоне давлений обеспечивается возможность подачи его на забой в нужном количестве и получать рабочее тело расчетных параметров.
Благодаря наличию стояночного уплотнения 36 исключается возможность проникновения жидкости через пневмогидравлический затвор 32 под герметичный колпак 11 с
электроприводом 27 во время запуска и остановок установки, а во время работы ее обеспечивается засасывание воздуха в рабочее колесо 7 из герметичного колпака 11 через лабиринтно-винтовое уплотнение 35 пневмогидравлического затвора 32.
По мере увеличения глубины погружения установки под герметичным колпаком 11
создается расчетное избыточное давление относительно давления окружающей среды.
5
BY 7729 C1 2006.02.28
Благодаря наличию обратного клапана 13 в нижней части колпака 11 представляется
возможным осуществить сброс попавшей под него непредвиденной жидкости избыточным давлением воздуха, а клапан "а" обеспечивает подсос воздуха в рабочее колесо 7 через водопровод или топливопровод 17.
Конструкция установки позволяет подавать на забой скважины как воду высокого
давления, так и компоненты топлива не только без переустройства ее, но и без ее остановки.
Ввиду подвода рабочих жидкостей к установке по гибким трубопроводам, отпадает
надобность в применении бурильных труб и громоздкой металлоемкой вышки.
Источники информации:
1. Беркович М.Я. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1969. С. 210-211.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
169 Кб
Теги
by7729, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа