Устройство для бурения скважины

 

Использование: замена бурового раствора без подьема колонны бурильных труб. Сущность изобретения; устройство имеет совмещенный с пакером механизм переключения, состоящий из цилиндра с присоединенным к нему посредством неподвижного шлицевого соединения патрубком, имеющим внутреннюю эксцентричную полость, и помещенного в цилиндре и во внутренней полости патрубка штока. Верхняя часть штока выполнена с наиИзобретение относится к горному делу, преимущественно к буровым устройствам по совершенствованию компоновок низа бурильной колонны (КНБК). Известно устройство, позволяющее осуществлять переключение промывки о зависимости от требуемой технологической схемы. Однако оно не применимо в рассматриваемом случае. меньшим диаметром эксцентрично в его оси. Средняя часть штока имеет наибольший диаметр и помещена во внутреннюю полость цилиндра. Нижняя часть штока выполнена со средним диаметром и установленным на ней резиновым элементом пакера. В штоке и утолщенной части патрубка выполнены продольные каналы, совмещаемые через приточку на штоке во время бурения и сообщающие полости верхней и нижней частей бурильной колонны. В верхней части штока выполнен продольный канал , совмещенный через проточку на штоке с поперечным каналом в теле патрубка при посадке верхней части колонны бурильных труб и пакера и сообщающий внутреннюю полость верхней части колонны на глубине расположения устройства с межтрубным пространством . В средней части штока наибольшего диаметра выполнен продольный канал. В нижней части цилиндра - поперечный. Эти каналы сообщают полости цилиндра с меж трубным пространством. На наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами с возможностью их взаимодействия с внутренней поверхностью обсадной колонны . 1 з.п. ф-лы. 1 ил. Известно устройство, включающее полый корпус с уплотнениями и выпускным отверстием, и установленный в корпусе шток с центральным входным каналом и профилированными пазами переменной высоты, в которых размещены пальцы с кольцом. Это устройство отличается тем. что полость между штоком и корпусом разделена по оси на три изолированные камеf VJ 00 hO hO о 00 со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 21/00

ГОСУДАРСТВ Е ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4747669/03 (22) 11.10.89 .. (46) 15.12.92. Бюл. %46 (71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А.В.Ферштер и Н.П,Литвйнов (73) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный инсти- тут нефтяной промышленности (56) Ступенчатое цементирование обсаднйх колонн. — Обзорная информация. Сер. "Бурение", ВНИИОЭНГ, M.: 1983, вып;7, (46) с,32.

Авторское свидетельство СССР

М 825838, кл. Е 21 B 17/00, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Использование: замена бурового раствора без подьема колонны бурильных труб. Сущность изобретения: устройство имеет совмещенный с пакером механизм переключекия, состоящий из цилиндра с присоединенным к нему посредством кеподвижного шлицевого . соединения патрубком, имеющим внутреннюю эксцентричную полость, и помещенного в цилиндре и во внутренней полости патрубка штока. Верхняя часть штока выполнека с найИзобретение относится к горному делу, преимущественно к буровым устройствам по совершенствовакию компоновок низа бурильной колонны (КНБК).

Известно устройство, позволяющее осуществлять переключение промывкив за- висимости от требуемой технологической схемы. Однако оно не применимо в рассмат- риваемом случае. SU 1782268АЗ

2 меньшим диаметром эксцентрично в его оси. Средняя часть штока имеет наибольший диаметр и помещена во внутреннюю полость цилиндра. Нижняя часть штока выполнена со средним диаметром и установленным на ней резиновым элементом пакера. В штоке и утолщенной части патрубка выполнены продольные каналы, совмещаемые через прбтбчку на щтоке" во время бурения и сообщающие: . полости верхней и нижней частей бурильной колонны. В вер- . хней части штока выполнен продольный канал, совмещенный через проточку на штоке с поперечным каналом в теле патрубка при посадке верхней части колонны бурильных труб и пакера и сообщающий внутреннюю пол6сть верхней части колонны на глубине Я расположения устройства с.межтрубным пространством..В средней части штока наибольшего диаметра выполнен продольный канал.

В нижней части цилиндра — поперечный. Эти. каналы сообщают полости цилиндра с меж=", и сю трубным пространством. На наружной поверхности цилиндра в ыпол н ены гнезда с . установленными в них подпружиненными шарами с возможностью их взаимодействия . 4 с внутренней поверхностью обсадной колон- QQ йы. 1з.п.ф-лы.1 ил. .. ., С )

/

Известно также устройство, включающее полый корпус с уплотнениями и выпускным отверстием; и устайовленный в корпусе шток с центральным входным каналом и профилированными пазами переменной высоты, в которых размещены пальцы с. кольцом. Это устройство отличается тем, что полость между UlT0KoM и корпусом разделена по оси на три изолированные каме1782268 ры, верхняя и нижняя из которых через выполйенные в корпусе каналы гидравлически связаны с внешним пространством, а средняя-с выпускным отверстием, причем шток выполнен с боковым выходным каналом, сообщающим центральный входной канал штока с верхней камерой при верхнем положении штока и со средней камерой при нижнем положении штока.

Это устройство служит для перевода турбобура с холостого на рабочий ражим и обратно. Оно служит по конструкции и ненадежно в работе ввиду концентрации напря>кений в шлицевом сопряжении узлов при выполнении рабочих операций.

Цель изобретения — расширение технологических возмо>кностей за счет обеспечения возможности замены бурового раствора без подьема колонны бурильных труб при вскрытии бурением пластов с ано. мальными давлениями и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее патрубок с выполненными в eio теле боковым выпускным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный в патрубке с возмо>кностью ограниченного возвратнопоступательного движения и передачи крутящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании продольного канала патрубка, резьбовые элементы на свободных концах патрубка и штока для присоединения к элементам бурильной колонны, оно, согласно изобретению, снабжено резиковым пакерующим . элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной колонны, оснащенной породоразрушающим инструментом, и пустотелым цилиндром,. в средней in нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал, рас.положенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного KGHGJloe на наружной поверхности штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена нейодви>кным шлицевым соединением с пустотелым цилиндром, образующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной полости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал; подпоршневая зона дополнительной

10 износа внутренней поверхности обсадной

15 колонны, на наружной поверхности цилин20

25 1 с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи

55 полости сообщена с внешним пространством, основная полость патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока — относительно средней .и нижней его частей, при этом верхняя часть резинового пакерующего элемента расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом штока в исходном положении последнего.

Кроме того, с целью улучшения центрирования бурильной колонны и уменьшения дра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами, На черте>ке представлено предлагаемое устройство.

Устройство включает патрубок 1 с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием 2 и продольным каналом 3, сообщенным вверху и внизу внутренней полостью 4 патрубка, установленный в патрубке крутящего момента шток 5 с выполненным в верхней его части продольным входным каналом 6, переходящим внизу в боковой выходной канал 7 для сообщения с боковым выпускным отверстием. Кроме того, оно снабжено резиновым пакерующим элементом 8, установленным на нижней части штока 5, и пустотелым циилиндром 9. B средней и нижней частях штока выполнен продольный канал 10, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал 11. В местах расположения боковых входного 11 и выходного 7 каналов на наружной поверхности штока 9 выполнены кольцевые проточки

12 и 13. Нижняя часть патрубка 1 выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением 14 с пустотелым цилиндром 9, образующим полость 15, Средняя часть штока 5 выполнена в виде поршня 16, размещенного в полости 15, В поршне 16 выполнен продольный дросселирующий канал 17, а подпоршневая зона полости цилиндра сообщена с пространством скважины. Внутренняя полость 4 патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости 15, верхняя часть штока — с эксцентриситетом относительно средней и нижней его частей, При этом верхняя часть резинового пакерующего элемента 8 расположена относительно нижней части цилиндра 9 на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом 8 штока в раздвинутом положении

1782268

15

25

40

55 устройства. Кроме того, на наружной поверхности цилиндра 9 на одном уровне и с равномерным расположением по окружности выполнено не менее трех гнезд 18 с установленными в них подпружиненными шарами 19.

Устройство работает следующим образом.

После спуска предпоследней (перед эксплуатационной) колонны перед вскрытием нефтяного или газового пласта в колонну бурильных труб на расстоянии от долота, определяемом глубиной забуривания при вскрытии продуктивного пласта и величиной требуемой нагрузки на долото, соответствующей весу нижней части колонны бурильных труб, включают предлагаемое устройство, колонну спускают в скважину и производят бурение. При этом вращающий момент с верхней части колонны передается на патрубок 1 посредством эксцентрично-шлицевого соединения патрубка 1, штока 5 и цилиндра 9 на нижнюю часть колонны, обеспечивая воэможность возвратно-поступательного смещения патрубка 1 с цилиндром 9 относительно штока 5.

Нагрузка на долото определяется весом подвешенной к устройству нижней части колонны (с учетом погружения в раствор). B процессе бурения подачу верхней части колонны производят по мере углубления нижней части. Для этого, периодически растормаживая лебедку, опускают верхнюю часть колонны на величину, выработанную нижней частью и не превышающую расстояния между цилиндром 9 и пакерующим элементом 8 в растянутом положении. При этом цилиндр 9, центрируясь шарами 19 и перекатываясь по внутренней поверхности обсадной колонны, смещается вниз до упора в верхний торец пакерующего элемента

8, что фиксируется по показаниям индикатора веса на поверхности. В процессе бурения при периодических смещениях цилиндра 9 с патрубком 1 относительно штока 5 буровой раствор поступает к долоту, проходя из верхней полости труб через канал 3 в патрубке 1, проточку 12 и канал

10 в штоке 5. При перемещениях средней части штока 5 внутри цилиндра 9 раствор перетекает по каналу 17, демпфируя колебания нагрузки на инструмент.

При вскрытии продуктивного пласта и нарушении циркуляции колонну бурильных труб разгружают на забой скважины. При этом верхняя часть колонны вместе с патрубком 1 и цилиндром 9 занимает относительно штока 5 крайнее нижнее положение, приводя к деформации пакерующего резинового элемента 8, к разобщеА нию каналов 13 и 11 в патрубке и штоке. совмещению канала 2 в патрубке 3 с кольцевой проточкой 13 и выходным каналом 7 в штоке 5, через которое осуществляют перекачивание бурового раствора из колонны бурильных труб в межтрубное пространство и вверх до устья, Произведя замену бурового раствора на более тяжелый при нефтегазопроявлении или более легкий при поглощении, верхнюю часть колонны бу-. рильных труб приподнимают, снимая пакер

8, и, совмещая через проточку 12 канал 3 в патрубке 1 с входным каналом 11 в штоке 5, производят дальнейшую углубку скважины.

Применение устройства позволяет осуществить нормализацию параметров бурового раствора при бурении в продуктивных нефтяных или газовых пластах без подъема колонны бурильных труб на поверхность и исключить воэможность аварийных ситуаций при проводке скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для бурения скважины, включающее патрубок с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный в патрубке с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи крутящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании йродольного канала патрубка штоком, и резьбовые элементы на свободных концах патрубка и штока для присоединения к элементам бурильной колонны, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет замены бурового раствора без подъема колонны бурильKыx труб при вскрытии пластов в аномальными давлениями, оно снабжено резиновым пакерующим элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной.колонны, оснащенной породоразрушающим инструментом, и пустотелым цилиндром, в средней и нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока з боковой входной канал, расположенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного каналов на наружной поверхно- . сти штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением с пустотелым цилиндром, 1782268

Составитель Н,Литвинов

Техред М.Моргентал Корректор М. Шароши

Редактор

Заказ 4289 Тираж : Подписйое

8НИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 образующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной по. лости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал, подпоршневая зона дополнительной полости сообщена с внешним пространством, а основная полость патрубка выйолнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока †. относительно средней и нижней его частей, при атом верхняя часть резинового. пакерующего элемента расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и выходным каналом штока в

5 исходном положении последнего;: .

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения центрирования.бурильной колонны и уменьшения изно- . са внутренйей йоверхности обсадной .

10 колонны, на наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами.