Колонковый набор для направленного бурения

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/08 1 I2,>З

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ЙПИСАНИЕ ИЗОЬРЕтЕНИЯ

{Л

Со

Ю

C) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4805071/03 (22) 21;03,91 (46) 30.08.92. Бюл, М 32 (71) Московский геологоразведочный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Г. С. Садыков, Б, А. Новожилов, Г. А. Воробьев и С. Н, Куцоконь (56) Козловский Е. А. и др. Справочник инженера по бурению геологоразведочных скважин..Т, 2, M. Недра, 1986; с, 7, Авторское свидетельство СССР

Ь 1681598, кл, Е 26 В 7/08, 1988. (54) КОЛОНКОВ6!Й НАБОР ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам для предупреждения искривления ствола скважины при бурении с отбором керна, Цель изобретения — снижение интенсивности. искривления ствола скважины за счет исключения разрушения керна. Устройство включает колонковую трубу 1, коронку 2 с цилиндрической внутренней поверхностью.

„„ Ц „„) 758291 А1

Последняя имеет участки с породоразрушающими элементами 3. Колонковая труба изогнута в одной плоскости. Участки с породоразрушающими элементами 3 расположены симметрично по обе стороны плоскости изгиба колонковой трубы и ограничены с каждой стороны центральным углом не менее 90". Величина прогиба колонковой трубы не превышает половины разности диаметров последней и коронки 2.

Коронка 2 может быть выполнена с двумя симметрично расположенными на внутренней поверхности коронки в плоскости изгиба колонковой трубы осевыми цилиндрическими проточками. Радиус кривизны каждой проточки равен радиусу кривизны внутренней рабочей поверхности коронки 2. При бурении колонковая труба будет вращаться вокруг оси ствола скважины, При этом керн не будет разрушаться; так как в плоскости изгиба внутренняя рабочая поверхность коронки 2 не содержит породоразрушающих элементов 3. 1 з.п. ф-л ы, 5 ил, 1758201

Э 4

Изобретение относится к горной про- четырехсекторной алмазной коронки. То мышленности, а именно к способам буре- есть, алмазный инструмент при бурении нания скважины с отбором керна при ходится вскважинеподуглом,а внутренние разведке месторождений на твердые полез- породоразрушающие элементы осуществные ископаемые и воду.:. " .: 5 ляют подрезку и разрушение керна.

Известен колонковый набор для на- Наибольшее воздействие на подрезку правленного бурения, включающий колон- керна (фиг. 1) оказывают внутренние подковую трубу, коронку с цилиндрической резные алмазы с. "лежачей" стороны изогнувнутренней поверхностью, имеющей участ-:. :: той колонковой трубы, а особенно часть ки с породорэзрушающими элементами. 10 матрицы (А) в месте соединения подрезных

Недостагком этого устройства является::и объемных элмазов наиболее насыщейная то, что в процессе бурения, особенно в ани- алмазами. С "висячей" стороны колонковой зотропных породах, происходит интенсив- :: трубы в подрезке участвуют внутренние поное естественное искривление ствола родоразрушающие элементй верхней части скважины из-за разрушения керна. Для сни- 15 матрицы (Б) в месте соединения подрезных жения интенсивности искрйвпения ствола " алмазов с внутренней частью корпуса коиспользуют специальные комплексы (на- ронки. В с ; несмотря на то, что пример, Т3-3, Кедр-76, 59 и другие), Уста- . .- изогнутый колонковый набор будет вра-. новка таких комплексов в скважйне:: щаться вокруг оси скважины, происходит приводит к удорожанию буровых работ. 20 постепенный уход траектории ствола скваЦелью изобретения является снижение " жины в сторону от проектной, особенно в интенсивности искривления ствола.скважи- " перемежающихся по прочности породах, йы за счет исключения разрушения керна.. когда процесс подрезки и разрушения 6o- .

Поставленная цель достигается тем, . лее мягкого керна происходит более интенчто, в устройстве, включающем колонковую 25 сивно. трубу, коронку с цилиндрической внутрен- : ::::; Таким образом, наибольшую подрезку ней поверхностью, имеащей участки с по-: :керна осуществляют внутренние йодрезные родоразрушающими элементами, согласно алмазы размещенные на противоположных изобретению, колонковая труба выполнена . сторонах по поперечной оси, которая соедиизогнутой в одной плоскости, а участки с 30 няет середийы противоположных сторон, породоразрушающими элементами на внут- . внутренних подрезных алмазов и совмещеренней поверхности коронки"распопожейы ны с плоскостью изгиба колонкового набосимметрично rio обе стороны плоскости из-, pa. Поэтому авторы предлагают дпягиба колонковой трубы и ограничены e êàæ- исключения подрезки керна вйпопнить на -" дой сторойй центральным углом не менее 35 внутренней цилиндрической поверхности

90О, причем величина прогиба колонковой коронки с противоположных сторон безалтрубы не превышает половины разности ди- .мазные участки и вертикальные проточки в аметров последней и коронки;: - ".: . —: матрице и корпусе коронки, колонковую

Кроме того, коронка выполнена с двумя трубу искривлять в одной плоскости, а с умсимметрично расположенными на внутрен- 40 метричные безалмазные участки и вертиней йоверхности корбнки в плоскости изги- кальные проточки располагать в плоскости бэ колонковой трубы осевыми изгиба колонковой трубы. цилиндрическими проточками, радиус кри- На фиг, 1 изображена алмазная корон- . визны каждой из которой равен радиусу ка, подрезающая керн, общий вид; на фиг. 2 внутренней рабочей поверхностью корон- 45 — алмазная коронка с вертикальными про-: точками в матрице и корпусе коронки; на

Сущность предложения заключается.в фиг. 3 — торец алмазной коронки с проточследующем.. ками; на фиг, 4 — торец алмазной коронки

В процессе бурения скважины рабочий без внутренних породоразрушающих элеторец инструмента путем микрорезэния 50 ментов; на фиг. 5 — схема искривления коразрушает горную породу. Исследования, . лонковой трубы; проведенные с помощью скоростной кино- Схемы содержат колонковую трубу 1, съемки, работы алмазного инструмента при корпус коронки 2, элмазосодержащую матбурении специального блока из оптического рицу 3 разделенную на сектора 4. Причем стекла близкого по своим свойствам к гор- 55 корпус 2 имеет проточки 5, а также сектора ным породам Vill-IX категории rio буримо- 6 беэ внутренних породоразрушающих элести показали, что под действием осевой ментов. нагрузки колонковая труба изгибается и ве- Бурение скважины осуществляется спедет к перекосу коронки. При этом разруше- дующим образом, На поверхности осущестние забоя осуществляюттолько два сектора вляют сборку колонкового набора, 1758201

5 состоящего из переходйика(не показан), ко- в направлении изгиба колонковой трубы 1 и лонковой трубы 1 и коронки 2. Изготавлива- секторов без вйутренних породоразрушаюют специальную алмазную коронку с щих элементов 6. секторами без внутренних породоразруша- При использовании коронки 2 с сектоющих элементов (фиг. 4). Для соблюдения 5 рами 6 без внутренних породораэрушаюминимальной подрезки керна внутренними щих элементов керй взаимодействует с подрезными алмазами, например, для четы- матрицей коронки. Но так как в сектора>, рехсекторной коронки, достаточно иметь отсутствуют алмазы, то подрезка керна не два противоположных сектора беэ внутрен- - будет. них породоразрушающих элементов, Далее 10 . В другом варйанте перед сборкой конаворачиваюткоройку2наколонковуютру-. лонкового набора выполняют ца внутренбу 1, а внутренние породоразрушающие ней поверхности двух секторов 4 и корпусе элементы располагают симметрично по обе коронки 2 проточки 5 радиусом R равным стороны плоскости изгиба, в которой осуще- . радиусу керна выбуренной породы, из ценствляется изгиб колонковой трубы по оси 15 тра смещенного относительно центра коВ-В(фиг.5).Породаразрушающиеэлементы ранки 2 на величину равную разнице на внутренний цилиндрической поверхно- . внутреннего радиуса колонковой трубы 1 и сти коронки ограйичены с каждой стороны радиуса керна(фиг. 3). Такая величина ради=-. - центральным углом не менее 90 . Место из- уса R обусловлена тем, что в процессе перегиба колонковой трубы 1 от торца коронки 2 20 коса коронки 1 керн не должен касаться определяют по формуле -....:. " внутренней поверхности матрицы и корпуса коронки 1.

Ц в 1, Я . : : Изогйутую колонковую трубу 1 с ориен2 " 2 fg, (м) .: тированйыми проточками 5 в коронке 2 в

25 плоскости изгиба спускают в скважину на где L<.н — длина колонковой трубы, м;:: бурильных трубах (не показайы). Через буL6.> -длина полуволны бурильного вала, рильные трубы .на колонку 2 передают крутя щий момент, осевую нагрузку и

fn — полуразность диаметров скважийы ": промывочный агент. В процессе бурения оби переходника, м;,:: - 30 разуется керн, который заполняет колонкоfe.â.— прогиб бурильйого вала вскважи-: вую трубу 1. Так как колонковая труба 1 не, м; .: ., имеет заданное: направление изгиба, то и изгйбаться она будет в этом направлении. . p= (ELÄÄ (EL,)) :." Одновременно происходит смещейие кор1/г

35 пуса коронки 2 от вертикальной оси строго где EL<.<„EL e,в — жесткость колонкового в направлении изгиба колонковой трубы 1 и набора и бурильного вала. Колонковую тру- проточек 5. бу 1 изгибают в расчетном месте изгйба на . При перекосе корпуса коронки 2 керн, величину не больше разности диаметра i

Изогнутую колонковую трубу 1 с внут- ствует с корпусом коронки при его перекоренними породораэрушающими элемента- се ми 6, расположенными симметрично по обе Таким образом, включение s состав костороны плоскости изгиба, спускают в сква-:: лонкового набора коронки 2 с секторами без жину на бурильных трубах (не показаны), 50 внутренних породораэрушающих элеменЧерез бурильные трубы на коронку 2 пере- тов 6 и коронки 2 с проточками в секторах 5 . дают крутящий момент, осевую нагрузку и позволяет повысить эффективность бурепромывочный агент. В процессе бурения: ния скважин за счет сйижения естественйообраэуется керн, который заполняет колон- - го искривления скважин и уменьшения ковую трубу 1, Так как колонковая труба 1 55 затрат на проведение буровых работ. имеет заданное направление "Изгиба, то и изгибаться она будет в этом направлении, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Одновременно происходит смещение кор- . 1. Колонковый набор для направленнопус «оронки 2 от вертикальной оси строго го бурения, включающий колонковую трубу, коронку с цилиндрической внутренней по1758201

7. ;. ":."- .. 8 верхностью, имеющей участки с породораз- величййа прогиба колонковой трубы не прерушающими элементами, о т л и ч.а ю щ и .й- . вышает половины разности диаметров пос я тем, что, c целью снижейининтенсивно- следней и коронки. сти искривления ствола скважины "за -счет исключения разрушения керна, колонковая 5 2. Колойковый набор по и. 1, о т л и ч атруба выполнена изогнутой в одной йлоско- lo шийся тем, что коронка выполнена с сти, а участки с породоразрушающими зле- двумя симметрично расположенными на ментами на внутренней поверхности . внутренней поверхйости коронки в плоскокоронки раеположены симметрично по обе:- сти изгиба колонковой трубы осевыми цистороны плоскости изгиба колонковой тру- 10 линдрическими проточками, радиус бы и "ограничены с каждой стороны цент- кривизны каждой из которйх равен радиусу ральнйм утлом не менее 90, причем внутренней рабочей поверхности коронки.

1758201

Составитель А. Повалихин

Тех ред M.Ìîðãåíòàë Корректор М. Керецман

Редактор Н,Швыдкая

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

Заказ 2919 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rlo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

И3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4!5