Устройство для ориентированного бурения

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для ориентирования отклонителей в интенсивно искривленном стволе скважины. Цель - повышение точности бурения и сокращение затрат времени на ориентирование отклонителя. Устройство содержит отклонитель 1 с породоразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции 3 бурильных труб. Они связаны по торцам между собой сферическими шарнирными узлами 4. На каждом из последних установлены ограничители 5 перекоса. При расположении скважины выпуклостью вверх компановка из узлов 4, секций 3 и ограничителей 5 не повторяет профиль скважины, трубы остаются прямолинейными и крутящий момент определяется следующей за компановкой колонкой 6. Она изгибается по профилю с некоторыми нелинейными деформациями, обусловленными ее радиусом искривления. При расположении скважины выпуклостью вниз ограничители 5 находятся в верхней части оксидальной плоскости скважины. Это исключает осевой перекос узлов 4, компановка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент определяют по суммарной их длине. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК др 4 Е 21 В 7/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВиУБ

Фиг.f

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4186894/23-03 (22) 22,0), 87 (46) 07.04. 89. Бюл. N"- 13 (71) Тематическая экспедиция Производственного объединения шахтной геологии и технического бурения "Укруглегеология" и Научно-производственное объединение по созданию и выпуску средств автоматизации горных машин

"Авто мат го рмаш" (72) О. П. Приходько, P. Е. Пасынков, Б. Ф. Головченко, А, В. Злодеев и M. Г. Погиб ко (53) 622. 343. 23 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 272218, кл. Е 21 В 7/04, 1964.

Патент США Ф 4523652, кл, 175-61 опублик 1 985 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАННОГО

БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к буровой технике и м.б. использовано для ориентирования отклонителей в интенсивно искривленном стволе скважины.

Цель — повьпнение точности бурения и — „„SU„„1470924 А1 сокращение затрат времени на ориентирование отклонителя. Устр-во содержит отклонитель 1 с породоразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции 3 бурильных труб. Они связаны по торцам между собой сферическими шарнирными узлами 4. На каждом из последних установлены ограничители 5 перекоса. При расположении скважины выпуклостью вверх компановка из узлов 4, секций 3 и ограничителей 5 не повторяет профиль скважины, трубы остаются прямолинейными и крутящий момент определяется следующей за компановкой колонкой 6, Она изгибается по профилю с некоторыми нелинейными деформациями, обусловленными ее радиусом искривления. При расположении скважины выпуклостью вниз ограничители 5 находятся в верхней части оксидальной плоскости, скважины. Это. исключает осевой перекос узлов 4, компановка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент определяют по суммарной их длине. 5 ил.

1470924

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для ориентирования атклонителей в интенсивно искривленном стволе скважи5 ны, Цель изобретения - повышение точности бурения и сокращение затрат времени на ориентирование отклонителя. 10

На фиг. 1 изображено устройство для ориентированного бурения; на фиг. 2 и 3 - то же, в искривленном стволе скважины; на фиг. 4 - сечение

А-А на фиг. 1; на фиг. 5 — вид Б íà 15 фиг. 1.

Устройство дпя ориентированного бурения включает атклонитель 1 с породоразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции бурильных труб 3, связанные по торцам между собой сферическими шарнирными узлами

4. Каждый шарнирный узел 4 снабжен ограничителем 5 его перекоса, причем последние установлены на каждом шар- нирном узле по одной образующей секций бурильных труб 3.

Устройства соединяется с бурильной колонной 6.

Устройство дпя ориентированного бурения р аботает следующим образом.

Перед производством работ, исходя из фактического радиуса Р, и диаметра

Dскважины,,диаметра dö применяемых шарнирных соединений 4 или диаметра 35

d бурилыых труб 3, если d больше

dö,îïðåäåëÿþò максимальную длину 1 бурильных труб 3, вписывающихся без изгиба в искривлений интервал скважины.

Исходя из чувствительности выбранного прибора, которым измеряется у

У РУ 45 бурильной колонне 6, определяют минимальную длину компоновки, включающей последовательно соединенные между. собой бурильные трубы 3 и шарнирные соединения 4, и на каждом из них закрепляют, например, с помощью элек50 трической сварки ограничители 5, исключающие осевой перекос шарнирных соединений 1 в направлении установленных ограничителей 5. Рассчитывают изменение крутящего момента на бу- 55 рильной колонне 6 с компоновкой при их повороте на один полный оборот вокруг своей оси.

На устье скважины к отклоняющему снаряду 1 с породоразрушающим инструментом 2 присоединяют секции 3 бурильных труб с шарнирами, собранные так, чта ограничители 5 располагаются на общей образующей бурильных труб 3 и ось 7 их симметрии проходит через образующую, которая с вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1 составляет требуемй угол .

При этом, гол (З рассчитывается по формуле P =g- —, где о — проектный

И угол между апсидальной плоскостью 9 скважины и вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1. У гол < апр еделяют известными способами, Устройство соединяется с колонной

6 бурильных труб, Собранную таким образом компоновку с отклоняющим снарядом 1 бурильной колонной 6 доставляют к забою скважины, не доходя до него на 0,20,3 м, и к устью скважины колонну 6 прокручивают, например, вручную с использованием динамаметрическа го ключа на один полный оборот вращения с постоянной угловой скоростью, отмечая величину и скорость изменения крутящего момента для различных углов поворота. В это время происходят следующие процессы. Ввиду того„что компоновка вращается вокруг собственной оси, ограничители 5 проходят через точки 10, 11, 12 и 13 в одной из следующих последовательностей: 0 — 11

12 — 13, 11 — 12 — 13 — 10, 12

13 — 10 — 11, 13 — 10 — 11 — 12, в зависимости от фактического первоначального положения компоновки перед началом вращения. Так как реальная скважина может располагаться как -выпуклостью вверх, так и выпуклостью .вниз, то в первом случае при нахождении ограничителей 5 в точке 10 компоновка не повторяет профиль скважины, бурильные трубы 3 остаются прямолинейными за счет перекоса в шарнирных соединениях 4 и крутящий момент у устья определяется следующей за компоновкой бурильной колонной 6, изогнувшейся по профилю скважины с некоторыми нелинейными деформапиями, обусловленными ее радиусом искривления R (фи.г. 2) .

При вращении компоновки ат точки

10 к точке 11, накопленная в буриль1470924 ной колонне 6 энергия нелинейных деформаций расходуется на ее вращение и крутящий момент у устья уменьшается, до сти гнув пико во го минимального значения в точке 11. Причем, при приближении к точке 1! скорость изменения крутящегося момент а увеличивается и достигает в ней своего максимального значения. При дальнейшем вращении нелинейные деформации колонны 6 начинают увеличиваться от точки

11 до точки 12, в которой ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении, исключив при этом осе- 15 вой перекос шарнирных соединений 4, что влечет за собой coFMecTHbIA изгиб по профилю скважины компоновки и бурильной колонны 6, суммарная длина которых и определяет максимальное 2р значение крутящего момента у устья скважины (фиг. 3). При этом, при приближении к точке 12 скорость изменения крутящего момента уменьшается и достигает в ней своего мини- 25 мального значения.

В угловом интервале от точки 12 до точки 13 крутящий момент уменьшается, а в интервале от точки 13 до точки 10 увеличивается, При этом по- 30 вторяются физические процессы, описанные соответственно для интервапов мвкду точками 10, 11 и 11, 12.

Для случая, когда скважина распо35 лагается выпуклостью вниз, изменение крутящего момента у устья скважины имеет следующий вид. В точке 10 ограничители 5 находятся в верхней части 40 апсидальной плоскости 9 скважины, что исключает осевой перекос шарнирных соединений. 4. Компоновка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент опреде- 45 ляется суммарной их длиной, В точке

12 ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении апсидапьной плоскости 9 и не препятствуют осевому перекосу шарнирных соединений 4, 50 бурильные трубы 3 приобретают прямолинейную форму, не оказывая влияния на величину крутящего момента, который определяется только длиной. изогнутой по профилю скважины колонны 6, При р асположении о гр аничит елей в точках 11 и 13 ситуация аналогична случаю, ко гда скважина располагается выпуклостью вверх, т.е. наблюдаются минимальные пиковые значения крутящего момента у устья скважины и максимальные скорости его изменения.

Таким образом, в результате первого полного оборота по величине и скорости изменения крутящего момента у устья скважины определяется фактическое положение ограничителей 5 относительно апсидапьной плоскости 9.

Для окончательной установки отклоняющего снаряда 1 под расчетным углом к апсидальной плоскостй 9 бурильную колонну 6 проворачивают до положения, когда на динамометрическом ключе наблюдается максимальная скорость изменения (пик минимального значения) крутящего момента (точка 11), которой предшествует при расположении скважины выпуклостью вверх минимальная скорость его изме-. нения, и значение которого меньше максимального на расчетную величину (точка 10), а при расположении скважины выпуклостью вниз — максимальное значение (точка 10).

После установки по заданному азимуту отклоняющий снаряд 1 раскрепляют в скважине и приступают к очередному рейсу бурения.

Формул а из обр ет ения у строй ст во для о рие итиро ванно го бурения, включающее отклонитель с породоразрушающим инструментом, установленные над ним секции бурильных труб, связанные по торцам между собой сферическими шарнирными узлами, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности бурения и сокращения затрат времени на ориентирование отклонителя, оно снабжено ограничителями перекоса, установленными на каждом шарнирном узле по одной образующей секций бурильных труб.

1470924

Составитель В. Родина

Редактор И. Дербак Техред g.äèäûê

Корректор С.Шекмар

Заказ 1566/37

Тираж 514 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101