Компоновка низа бурильной колонны

 

Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин вращательным способом с отбором керна. Цель изобретений - снижение энергозатрат на вращение бурильной колонны. Устройство содержит коронку 1, колонковый снаряд 2, секции стальных труб 3, трубы из легкого сплава. Трубы 3 выполнены со смещением центра масс за счет лыски 4. Трубы 3 в каждой секции расположены по отношению к смежной снизу со смещением центра масс в противоположную направлению вращения бурильной колонны сторону в секторе с центральным углом 90°. Секции установлены одна над другой, а трубы из легкого сплава расположены между ними. За счет снижения веса сжатой части бурильной колонны снижаются затраты мощности на ее вращение . Кроме того, исключается вращение бурильной колонны в режиме обратная прецессия. 4 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 17/10

:у ч у

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 = g ту q (e. у

-1)— — Pg(fаРq) м ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ °

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4606720/03 (22) 13.10.88 (46) 30.09.91. Бюл. N 36 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Б.А. Новожилов, Г.П, Новиков, Г.А, Воробьев, Н,А. Буглов, А,Е, Козловский, Г.С.

Садыков, А.В. Карпиков и И.Б. Захаров

{53) 622.243.5(088.8) (56) Патент США

М 3306378; кл. 175/325, 1967.

Авторское свидетельство СССР

М,1406332, кл. Е 21 В 17/00, 1985. (54) КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ (57) Изобретение относится к бурению геологоразведочных скважин вращательным способом с отбором"керна, Цель изобретеИзобретение относится к устройствам

° для бурения геологоразведочных скважин вращательным способом с отбором керна.

Цель изобретения — снижение энергозатрат на вращение бурильной колонны, На фиг. 1 изображена компоновка низа бурильной колонны; на фиг. 2 — 4 — сечения

А-А, Б-Б и В-В на фиг. 1 соответственно.

Компоновка низа бурильной колонны включает в себя коронку 1, колонковый снаряд 2, расположенные друг над другом составные секции стальных труб 3 со . смещенным относительно оси центром .масс. Каждая стальная труба выполнена с лыской 4, Между составными секциями стальных труб 3 расположены трубы 5 из легкого сплава. Стальные трубы 3 в каждой составной секции расположены по отношению к смежной снизу со смещением центра масс в проЯХ„, 1680939 А1 ния — снижение энергозатрат на вращение бурильной колонны. Устройство содержит коронку 1, колонковый снаряд 2, секции стальных труб 3, трубы из легкого сплава.

Трубы 3 выполнены со смещением центра масс за счет лыски 4. Трубы 3 в каждой секции расположены по отношению к смежной снизу со смещением центра масс в противоположную направлению вращения бурильной колонны сторону в секторе с центральным углом 90 . Секции установлены одна над другой, а трубы из легкого сплава расположены между ними. За счет снижения веса сжатой части бурильной колонны снижаются затраты мощности на ее вращение. Кроме того, исключается вращение бурильной колонны в режиме "обратная прецессия". 4 ил..11. (f, гивоположную направлению вращения бурильной колонны сторону в секторе с центральным углом 90 . Длина труб 5 из легкого сплава может быть найдена по формуле где пц — масса стальных труб 3, даН;

f — нолуразность диметров труб 5 из легкого сплава и коронки 1 м; в — частота вращения бурильной колонны,c

Р = в2 и 1 — усилие взаимодействия

2 труб 5 из легкого сплава со стенками скважины, даН; е — величина смещения центра масс стальной трубы, м;

1680939 к — коэффициент трения скольжения;

q — вес единицы длины труб 4 из легкогп сплава, даН/м; р — ускорение свободного падения, м/с .

Работа компоновки низа бурильной колонны осуществляется следующим образом.

Чередование стальных труб 3 и труб из легкого сплава позволяет снизить затраты мощности на вращение сжатой части бурильной колонны по сравнению с бурильной колонной, составленной только из одних стальных труб 3 путем снижения веса ее сжатой части. Такая бурильная колонна также исключает работу в режиме "обратная прецессия", На стальных трубах 3 фреэерованием выполняют лыски 4 по всей их длине, Размер лыски определяют с учетом прочности стальных труб 3, толщина стенки которых не должна быть меньше 5 мм. В свою очередь размер лыски 4 определяет смещение центра масс стальной трубы 3. На практике используют стальные трубы 3 диаметром 57 мм, составленные в секции из трех стальных труб 3 стандартной длины (4,5 м). Плоскость

° лысок 4 на каждой последующей стальной трубе 3 в секции от первой снизу поворачивают относительно оси секции в сторону, противоположную направлению вращения бурильной колонны, причем перпендикулярны к плоскостям лысок 4 расположены в секторе с углом, равным 90О.

Такое расположение стальных труб 3 вызывает появление центробежных сил Fy, направление которых также находится в секторе 90 . Составляющие центробежных сил, спроецированных на ось (в сумме), компенсируют силу трения F>p и не дают развиться процессу качения колонны по стенке скважины (обратная прецессия). Это ведет

5 к стабилизации низкоэнергоемкой формы движения бурильной колонны (вращение вокруг собственной оси) и тем самым позволяет снизить затраты мощности на вращение бурильной колонны.

10 В связи с тем, что положение лысок 4 по длине секции ограничено углом 90О, это также является причиной включения между секциями стальных труб 3, труб 5 из легкого сплава, так как увеличение длины секции

15 свыше 13,5 м привело бы к увеличению угла разворота лысок 4. Увеличение угла разворота лысок 4 свыше 90 приведет к тому, что составляющие центробежных сил Еу, спроецированных на ось, не Омогут компенсиро

20 вать силу трения F p.

Формула изобретения

Компоновка низа бурильной колонны, включающая колонковый снаряд с корон25 кой, расположенные одна над другой составные секции стальных труб со смещенным относительно оси центром масс, о т.л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на вращение бу30 рильной колонны, она снабжена расположенными между составными секциями стальных труб трубами из легкого сплава, а стальные трубы в каждой составной секции расположены по отношению к смежной сни35 зу со смещением центра масс в противоположную направлению вращения бурильной колонны сторону в секторе с центральным углом 90 .

1680939 тр

F9 гч

Редактор С,Лисина

Заказ 3294 Тираж.. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 з! 4

Составитель В.Родина

Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко