Способ направленного бурения скважин шарнирной компоновкой и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано, в частности , для направленного бурения скважин забойными двигателями. Цель изобретения - расширение технологических возможностей по управлению искривлением скважин без подъема компоновки на поверхность. Способ направленного бурения скважин шарнирной компоновкой, включающей направляющую штангу, долото и упругий опорно-центрирующий элемент, шарнирную муфту и забойный двигатель, предусматривает управление искривлением сл С

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ!

> вЬ (21) 4340255/63 (22) 11,12,87 (46) 23,05,92. Бюл, № 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) В. Д. Поташников (53) 622.243,2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 613073, кл. Е 21 В 7/08, 1978.

Поташников В. Д.,Васильев Ю, С. Искривление скважин с заданной интенсивностью. Труды ВНИИБТ, вып. 59, M., 1984, с.

102 — 110. (54) СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

СКВАЖИН ШАРНИРНОЙ КОМПОНОВКОЙ

» . Ж 1735563 А1

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано, в частности, для направленного бурения скважин забойными двигателями. Цель изобретения — расширение технологических возможностей по управлению искривлением скважин без подъема компоновки на поверхность.

Способ направленного бурения скважин шарнирной компоновкой, включающей направляющую штангу, долото и упругий опорно-центрирующий элемент, шарнирную муфту и забойный двигатель, предусматривает управление искривлением

1735563 ствола скважины путем изменения геометрических параметров компоновки, Управление осуществляют путем изменения в скважине наружного диаметра упругого опорно-центрирующего элемента или путем изменения положения верхней части направляющей штанги за счет ее центрирования или смещения относительно оси скважины в направлении, противоположном заданному направлению бурения, под действием нормальной составляющей силы тяжести компоновки и сил трения ее о стенки скважины при вращении корпуса забойного двигателя влево его реактивным моментом или вправо — ротором буровой установки, Устройство для осуществления способа содержит направляющую штангу 1 (НШ) с долотом 2 и опорно-центрирующим элементом 3, забойный двигатель 4 (Д) и шарнирную муфту 5. соединяющую НШ 1 с валом Д 4. Центратор

8, установлен на корпусе забойного Д 4 с возможностью ограниченного перемещения

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано, в частности, для направленного бурения скважин забойными двигателями.

Известен способ направленного бурения скважин, заключающийся в том, что производят определенную ориентацию накладок на шпиндельной секции турбобура.

Устройство для осуществления этого способа содержит шарнирный узел и турбобур с различными по высоте накладками, установленными на его шпиндельной секции.

Недостатком этого технического решения является отсутствие возможности управления интенсивностью азимутального искривления скважин.

Известен также способ направленного бурения скважин шарнирной компоновкой, заключающийся в управлении искривлением ствола скважины путем изменения геометрических параметров компоновки, Устройство для осуществления известного способа содержит направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом, забойный двигатель и шарнирную муфту, соединяющую направляющую штангу с валом забойного двигателя.

Недостатком известного решения является невозможность осуществления управления искривлением скважины без подъема компоновки на поверхность, Целью изобретения является расширение технологических возможностей по уп5

30 по нему и закрепления на нижней части Д 4.

Элемент 3 выполнен с приспособлением для изменения его диаметра. На нижней части корпуса забойного Д 4 могут быть выполнены выступы 10 для взаимодействия со стенками скважины и резьба для закрепления центратора 8. Направление витков резьбы противоположно направлению вращения вала забойного Д 4, У нижнего торца центратора 8 выполнена ответная резьба, Диаметр компоновки по выступам 10 превышает диаметр НШ 1, но меньше наружного диаметра центратора 8. Приспособление для изменения диаметра элемента 3 может быть рынолнено в виде забойного механизма подачи долота, включенного в состав Н Ш

1, Элемент 3 выполнен в виде упругого каркаса из продольных дугообразных планок и соединяющих их концы двух колец, Одно из колец связано с корпусом, а другое — со штоком забойного механизма подачи долота. 2 с. и 2 з, и, ф-лы, 3 ил, равлению искривлением скважин без подъема компоновки на поверхность, Это достигается тем, что, согласно способу, управление осуществляют путем изменения в скважине наружного диаметра опорно-центрирующего элемента или изменения положения верхней части направляющей штанги за счет ее центрирования или смещения относительно оси скважины в направлении, противоположном заданному направлению бурения, под действием нормальной составляющей силы тяжести компоновки и сил трения ее о стенки скважины при вращении корпуса забойного двигателя влево его реактивным моментом или вправо — ротором буровой установки.

Устройство для осуществления способа снабжено центратором, установленным на корпусе забойного двигателя с возможностью ограниченного перемещения по нему и закрепления на нижней части упомянутого двигателя, а опорно-центрирующий элемент выполнен с. приспособлением для изменения его диаметра. На нижней части корпуса забойного двигателя выполнены выступы для взаимодействия со стенками скважены и резьба для закрепления передвижного центратора с направлением витков, обратным направлению вращения вала забойного двигателя, а у нижнего торца центратора выполнена ответная резьба, при этом диаметр компоновки по выступам превышает диаметр направляющей штанги, но меньше наружного диаметра центратора, 1735563

Приспособление для изменения диаметра опорно-центрирующего элемента выполнено в виде забойного механизма подачи долота, включенного в состав направляющей штанги, а опорно-центрирующий элемент выполнен в виде упругого каркаса из продольных дугообразных планок и соединяющих их концы двух колец, одйо из которых связано с корпусом, а другое — со штоком забойного механизма подачи долота.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа (шарнирная компоновка), общий вид; на фиг. 2 — узел крепления центратора на нижней части корпуса забойного двигателя; на фиг. 3 — узел крепления упругого каркаса опорно-центрирующего элемента с забойным механизмом подачи долота.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит направляющую штангу 1 с долотом 2 и опорно-центрирующим элементом 3, забойный двигатель 4 и шарнирную муфту 5, соединяющую направляющую штангу 1 с валом 6 забойного двигателя 4. В состав направляющей штанги включен забойный механизм 7 подачи долота (приспособление для изменения диаметра опорно-центрирующего элемента), на корпусе забойного двигателя 4 установлен с возможностью ограниченного перемещения центратор 8, а у верхнего конца забойного двигателя 4 закреплен ограничитель 9 перемещения центратора 8. На нижней части забойного двигателя 4 выполнены выступы 10 и нарезана левая резьба 11.

В случае применения обычного забойного двигателя с правосторонним вращением вала с помощью левой резьбы на нижней части корпуса забойного двигателя 4 закрепляется центратор 8.

Опорно-центрирующий элемент 3 выполнен в виде каркаса с упругими дугообразными опорными планками 12, концы которых связаны с помощью колец 13 и 14, одно из которых закреплено на корпусе забойного механизма 7 подачи, а другое — на штоке 15 этого механизма. B свободном состоянии диаметр опорно-центрирующего элемента 3 больше диаметра долота 2.

Диаметр компоновки по выступам 10 превышает диаметр направляющей штанги

1, но меньше наружного диаметра центратора 8.

Способ осуществляют следующим образом.

Для стабилизации направления бурения центратор 8 закрепляют на нижней части забойного двигателя 4с помощью левой резьбы и бурение ведут при давлении промывочной жидкости и осевой нагрузке, исключающих возможность выдвижения штока

15 забойного механизма 7 подачи, периодически проворачивая инструмент ротором буровой установки вправо.

Для уменьшения зенитного угла сква5 жины увеличивают давление промывочной жидкости и, при необходимости, дополнительно уменьшают величину осевой нагрузки до значений, обеспечивающих выдвижение штока 15 забойного механизма 7 подачи, что приводит к

10 уменьшению диаметра опорно-центрирующего элемента Здо величины, меньшей диаметра центратора 8, удерживающегося на нижнем кон- це корпуса забойного двигателя 4.

Для увеличения зенитного угла скважины и обеспечения возможности управления

15 азимутом забойный механизм 7 подачи переводят в исходное положение путем уменьшения давления промывочной жидкости и увеличения осевой нагрузки, а центратор 8 переводят в верхнее положение. Перевод

20 центратора 8 осуществляют раскреплением колонны бурильныхтруб с ротором, что приводит к ее вращению влево от реактивного момента забойного двигателя 4, вследствие чего центратор 8 отвинчивается и раскреп25 ляется, Затем бурильную колонну приподнимают над забоем на высоту, не меньшую длины забойного двигателя 4, и снова опускают на забой. Центратор 8 при этом перемещается вверх по корпусу забойного

30 двигателя 4 до упора в ограничитель 9, Придерживая компоновку s этом состоянии, и при закрепленном столе ротора буровой установки осуществляют бурение и набор зенитного угла.

35 Для искривления скважины вправо компоновку с находящимся у ограничителя 9 центратором 8 вращают влево с помощью реактивного момента, создаваемого забойным двигателем 4, что обеспечивается при

40 раскреплении стола ротора буровой установки. Благодаря наличию выступов 10 нижняя часть забойного двигателя 4 накатывается на левую стенку скважины, смещая тем самым центр шарнира влево, а долото 2 — вправо от

45 оси скважины.

Для искривления скважины влево центр шарнира смещают вправо, что достигается путем вращения бурильной колонны ротором буровой установки вправо. В таком поло50 жении удерживают компоновку и производят бурение.

Необходимую величину изменения геометрических параметров компоновки определяют по известным математическим зависимостям, 55 выведенным для шарнирных компоновок, Формула изобретения

1, Способ направленного бурения скважин шарнирной компоновкой, включающей

1735563

40

50

55 направляющую штангу с долотом и упругим опорно-центрирующим элементом, шарнирную муфту и забойный двигатель, заключающийся в управлении искривлением ствола скважины путем изменения геометрических параметров компоновки, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей по управлению искривлением скважин без подъема компоновки на поверхность, управление осуществляют путем изменения в скважине наружного диаметра упругого опорно-центрирующего элемента или изменения положения верхней части направляющейй штанги за счет ее центрирования или смещения относительно оси скважины в направлении, противоположном заданному направлению бурения, под действием нормальной составляющей силы тяжести компоновки и сил трения ее со стенками скважины при вращении корпуса забойного двигателя влево его реактивным моментом или вправо ротором буровой установки.

2. Устройство для направленного бурения скважин шарнирной компоновкой, содержащее направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом, забойный двигатель и шарнирную муфту, соединяющую направляющую штангу с валом забойного двигателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей по управлению искривлением скважин без подъема компоновки на поверхность, оно снабжено центратором, установленным на корпусе забойного двигателя с возможностью ограниченного перемещения по нему и закрепления на

5 нижней части упомянутого двигателя, а опорно-центрирующий элемент выполнен с приспособлением для изменения его диаметра.

3. Устройство по и. 2, о т л и ч а ю щ е е10 с я тем, что на нижней части корпуса забойного двигателя выполнены выступы для вза- . имодействия со стенками скважины и резьба для закрепления центратора с направлением витков, обратным направле15 нию вращения вала забойного двигателя, а у нижнего торца центратора выполнена ответная резьба, при этом диаметр компоновки по выступам превышает диаметр направляющей штанги, но меньше наруж20 ного диаметра центратора, 4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что приспособление для изменения диаметра опорно-центрирующего элемента выполнено в виде забойного меха25 низма подачи долота, включенного в состав направляющей штанги, а опорно-центрирующий элемент выполнен в виде упругого . каркаса из продольных дугообразных планок и соединяющих их концы двух колец, 30 одно из которых связано с корпусом, а другое — со штоком забойного механизма подачи долота.

1735563

15

Составитель В.В,Орлов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Король

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат" Патент",г.ужгород,уд. Гагарина,101

Заказ 1803 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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