Компоновка для стабилизации прямолинейности скважин

 

Использование: для стабилизации прямолинейного направления скважин. Сущность изобретения: компоновка включает предварительно искривленную трубу с породоразрушающмм инструментом на конце и установленные на ее наружной поверхности в местах ее наибольшего прогиба во впадинах искривленных участков ограничительные фиксаторы определенной толщины . 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 17/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 Cv (21) 4857726/03 (22) 06,08.90 (46) 07.11.92. Бюл. М 41 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт методики и техники разведки и Северо-Западное производственное геологическое объединение (72) В.Н. Алексеев и С.М. Андронов (56) 1. Вартыкян B.Ã. и др, О результатах испытаний центрирующих колонковых наборов при бурении снарядами со съемными керноприемниками. Сб. Исследованиб, разработка и внедрение высокопроизводительных технических средств алмазного бурения. M.: ППО "Союзгеотехника", 1982, с.

16-21.

2. Авторское свидетельство СССР

hk 1671837, кл. Е 21 В 17/00, 1988.

Изобретение относится к области вращательного бурения скважин, а более конкретно к области направленного бурения.

Известны приэабойные компоновки для направленного бурения, способствующие стабилизации направления скважин в процессе бурения. Они включают в себя породоразрушающий инструмент (долото), расширитель(или калибратор) и колонковую трубу (или УБТ) с размещенными на ней центраторами. Наличие центраторов, диаметр которых весьма близко приближается к диаметру скважин, придает компоновке достаточную жесткость, практически исключающую ее продольный изгиб, и. таким образом, сводит к минимуму перекос компоновки в скважине, чем и достигается снижение интенсивности искривления ее ствола (1), 5U 17T3998 At (54) КОМПОНОВКА ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ

ПРЯМОЛИНЕЙНОСТИ СКВАЖИН (57) Использование: для стабилизации прямолинейного направления скважин. Сущность изобретения; компоновка включает предварительно искривленную трубу с породоразрушающим инструментом на конце и установленные на ее наружной поверхности в местах ее наибольшего прогиба во впадинах искривленных участков ограничительные фиксаторы определенной толщины. 4 ил.

Недостатком указанных компоновок является нестабильность их работы во времени, проявляющаяся в том, что в процессе бурения под. действием усилий на компоновку со стороны вышерасположенной колонны бурильных труб происходят разработка ствола скважины долотом, расширителем и центраторами, а также их износ, в результате чего увеличивается зазор между скважиной и центраторами, что соответственно увеличивает продольно-поперечный изгиб компоновки, которнй в совокупности с вращением компоновки вокруг собственной неподвижной и криволинейной оси приводит к искривлению скважины.

Известна призабойная компоновка для стабилизации направления скважины, действие которой основано на ее достаточно

1773998

15

30

40

50 устойчивом вращении вокруг оси скважины (или обращении) l1 исключении таким образом вращения компоновки вокруг собственной криволинейной оси с постоянной ориентацией ее относительно стран света, чем и устраняется основная причина искривления скважин. Устойчивость обращения компоновки достигается тем, что она предварительно (до спуска в скважину) искривляется в виде волнообразной плоской кривой или винтообразной пространственной, причем стрела прогиба от искривления равна радиальному зазору между компоновкой и сква>киной, что обеспечивает беспрепятственный спуск компоновки D скважину и необходимую ее центрацию при обращении (совпадение оси вращения компоновки с осью скважины) (2), Недостатком указанной компоновки является то, что область ее применения ограничивается по частоте вращения последняя не дол>кна быть выше критической частоты, при которой из-за возрастания сил трения компоновки о стенки скважины обращение компоновки теряет устойчивость и возникает ее ориентированный изгиб — вращение компоновки вокруг собственной криволинейной и неподвижной оси, Для расширения области устойчивости обращения компоновки (повышение уровня критической частоты) требуется соответствующее увеличение кривизны начального искривления компоновки. Однако это препятствует бурению снарядами со съемными керноприемниками (ССК), норiBJ)LHBR эксплуатация которых возможна в том случае, если кривизна колонковой трубы не превышает 0,3-0.4 мм/м.

Целью изобретения является повышение эффективности работы искривленной компоновки по стабилизации прямолинейного направления скважин путем расширения области устойчивого вращения компоновки вокруг оси скважины и исключения вращения компоновки вокруг собственной криволинейной и неподвижной оси, Цель достигается тем, что компоновка, включающая породоразрушающий инструмент (долото, алмазную коронку и т.п.) и трубу (например, колонковую или УБТ) искривленную так, что стрела прогиба от искривления равна радиальному зазору между колонковой трубой и скважиной, снабжается ограничительными фиксаторами, выполненными. например, в виде наплавок на поверхности искривления колонковой трубы, которые наплавляются на поверхности трубы во впадинах ее искривленных участков (со стороны, противоположной ее контакту со стенкой скважины), причем толщина фиксатора (h) относительно поверхности трубы в зоне е» контакта со скважиной выбирается «з соотношения h S D — d, где D u d — диаметры долота (скважины) и колонковой трубы компоновки.

Односторонняя наплавка фиксаторов по поверхности искривленной колонковой трубы во впадинах ее искривленных участков надежно фиксирует форму ее предварительного искривления в скважине и исключает возможность вращения трубы только относительно собственной криволинейной оси (ориентированный изгиб), Это позволяет сохранять устойчивость обращения компоновки практически при неограниченном увеличении частоты вращения и снижать начальную кривизну трубы с целью применения компоновки для стабилизации прямолинейности скважин при бурении

ССК, что является существенным отличием предлагаемой компоновки от прототипа.

На фиг.1 показано размещение ограничительных фиксаторов на поверхности колонковой трубы; на фиг.2 — поперечное сечение трубы в зоне контакта ее со скважиной; на фиг.3 представлена схема обращения компоновки с ограничительным фиксатором; на фиг.4- схема работы ограничительного фиксатора, Компоновка (фиг,1) имеет породоразруша ащий инструмент 1 (например, алмазную коронку в сочетании с расширителем) и предварительно искривленную KOfl DH Kc F óþ трубу 2, максимальный прогиб которой от искривления равен радиальному зазору между трубой 2 и скважиной 3 или полуразности диаметров породоразруша ощего инструмента 1 и колонковой трубы 2.

Соединение колонковой трубы с бурильной колонкой не показано.

На поверхности искривленной когонковой трубы 2 во впадине ее искривления в зоне контакта со скважиной со стороны, противоположной контакту, имеются ограничительные фиксаторы 4 (фиг,1 и 2), выполненные, например, в виде наплавок из твердого сплава, толщина которых Il8 превосходит разности диаметров породоразрушающего инструмента и колонковой трубы.

Ширина s наплавок выполняется произвольной, однако при этом необходимо оставлять просветы 5 (фиг.2) для прохода промывочной жидкосги, Компоновка работает следующим образом, При вращении бурового снаряда с частотой, не превышающей критическую, компоновка с искривленной колонковой трубой

2 и фиксаторами 4, имея контакт со скважиной 3 не менее чем в трех точках А. В и С в

1773998 случае плоского искривления (как показано на фиг.1) или на длине не менее шага винтовой линии при пространственном спиралеобразном искривлении (не показано), устойчиво обращается вокруг оси скважи-, ны, чем обеспечивается стабилизация прямолинейности ее ствола. При этом фиксаторы 4 не касаются скважины (фиг.3) и не участвуют в работе.

Если частота вращения стала превышать критическую или изменились другие параметры. например увеличился коэффициент трения в системе буровой снаряд— скважина, то создаются условия для смены видов движения, вместо обращения возникает ориентированный изгиб — вращение снаряда только вокруг собственной неподвижной оси. В этот момент вступают в работу ограничительные фиксаторы 4, Поворот колонковой трубы вокруг неподвижной оси трубы (фиг.4) оказывается возможным только на небольшой угол, определяемый величиной зазора д между фиксатором и . скважиной, При этом фиксатор 4 упирается в стенку скважины 3 и дальнейшее вращение трубы вокруг своей оси становится невозможным, а возможным остается только ее обращение. Поэтому, несмотря на превышение критической частоты вращения, компоновка с фиксаторами 4 продолжает обращение вокруг оси скважины и по-прежнему стабилизирует ее прямолинейность.

При этом фиксаторы 4 могут также находиться в контакте со скважиной 3, обеспечивая тем самым дополнительную центрацию компоновки.

Экономический эффект достигается за счет повышения устойчивости обращения

5 компоновки и расширения области применения, в частности, при бурении ССК.

Формула изобретения

Компоновка для стабилизации прямолинейности скважин, включающая

10 породоразруша.ощий инструмент и предварительно искривленную трубу, стрела прогиба которой от искривления равна полуразности диаметров породоразрушающего инструмента и трубы, а также

15 соединительный элемент для соединения с колонной бурильных труб, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения эффективности работы компоновки по стабилизации прямолинейного направления скважин пу20 тем расширения области устойчивого вращения компоновки вокруг оси скважины и исключения вращения компоновки вокруг собственной криволинейной и неподвижной оси, компоновка снабжена ограничи25 тельными фиксаторами, установленными на наружной поверхности трубы в местах ее наибольшего прогиба во впадинах искривленных участков, причем толщина h фиксаторов h выбирается из соотношения

30 h (0 — б, где D — диаметр породоразрушающего инструмента, d — диаметр трубы.

1773998

CpvpHUp т- е у„ f

1773990

Составитель В.Алексеев

Техред М,Моргентал КоРРектоР A,Êîçoðèç

Редактор

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

Заказ 3911 Тира>к Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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