Устройство для ударного бурения скважин

 

Изобретение относится к направленному бурению и может быть использовано при зарезке нового наклонного ствола скважины . Цель изобретения - расширение технологических возможностей долота путем повышения надежности зарезки наклонного ствола. Устройство состоит из корпуса с промывочным каналом. Породоразрушающая часть состоит из составной передней и задней частей и имеет скос в сторону зарезки . Задняя часть снабжена параллельно расположенными породоразрушающими элементами. Передняя часть имеет породоразрушающие элементы, размещенные веерообразно в сторону зарезки. Канал связан с гидромониторными соплами, имеющими выход между пучками веерообразных элементов . При работе долота совместно с ударным механизмом благодаря скосу породоразрушающей части устройство отклоняется от продольной оси скважины, обеспечивая зарезку нового ствола. 2 з,п.ф-лы, 7 ил.

сОюз сОВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Е 21 О 1/06

ГОСУДАРСТВЕН.ЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ гт ,4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4761595/03 (22) 23..11.89 (46) 15.06.93; Бюл. М 22 (71) Небитдагская экспедиция глубокого бурения на нефть и газ Производственного объединения "Тчокменгеология". (72) А.Е. Едиев (56) Авторское свидетельство СССР М 377502, кл. Е 21.В 9/12, 1970.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1560061, кл. Е 21 В 10/36, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УДАРНОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к направленному бурению и может быть использовано при зарезке нового наклонного ствола скважины. Цель изобретения — расширение техно. Изобретение относится к направленному бурению, а более конкретно к средствам эарезки нового наклонного ствола скважины.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения надежности устройства для бурения скважин, На фиг. 1 показана схема компоновки устройства для бурения скважины; на фиг. 2 — породоразрушающая часть долота, вид снизу; на фиг. 3 — разрез А-А; на фиг. 4— рарез Б-Б; на фиг. S — долото в разрезе, с . секционным корпусом; на фиг. 6 — сечение

В-В; на фиг. 7 — наддолотный переводник и его соединение в устройстве.

Устройство для бурения скважин (фиг, 1- 4) состоит из долота, имеющего корпус„„!Ы„„1821553 А1 логических возможностей долота путем повышения надежности зарезки наклонного ствола. Устройство состоит из корпуса с промывочным каналом, Породоразрушающая часть состоит из составной передней и задней частей и имеет скос в сторону зарезки. Задняя часть снабжена параллельно расположенными породоразрушающими элементами. Передняя часть имеет породоразрушающие элементы, размещенные веерообразно в сторону зареэки. Канал связан с тидромониторными соплами, имеющими выход. между пучками веерообразных элементов. При работе долота совместно с ударным механизмом благодаря скосу породоразрушающей части устройство отклоняется от продольной оси скважины, обеспечивая зарезку новОго ствола. 2 з,п,ф-лы, 7 ил.

„вн хвостовик 1, на верхнем конце которого вы.полнена присоединительная резьба, внутри — осевой промывочной канал 2, по которому поступает буровой раствор. Осевой канал 2 )О заглушен со стороны нижнего торца, Ы

На задней части корпуса-хвостовика 1 укреплена перпендикулярно к плоскости зарезаемого ствола, имеющего на задней плоскости скос 3 (угол Н), породораэрушающая И задняя часть 4, Часть 4 имеет взаимно парал- (д лельно расположенные породораэрушающие алеывнты 5 н 6 Гфнг. 2 н 3), установленные на разных уровнях, Концы элементов выступают за торец корпуса 1. Грани элементы 5 и

6 заточены примерно под углом 45О. Тыльная грань элемента 6, а также передние грани элементов 5, выступающих из концов части 4, равны углу тыльного et o скоса 3.

1821553

На торце корпуса-хвостовика долота 1 укреплены веерообразно относительно задней части 4 породоразрушающие клинообразные элементы 7 с параллельно заточенными лезвиями. Каждый элемент 7 имеет центральное лезвие 8 и боковые лезвия 9, концы которых выступают за торец корпуса 1.

Причем высота каждого лезвия 8 боль. ше высоты лезвий 9. Высота каждой группы лезвий 8 и 9 одинакова. Элементы. 7 выполнены с наклоном заточки лезвий 8 и 9 от тыла к периферии торца, образующим с горизонтальной плоскостью -угол М, равный двум величинам угла 4 скоса 3 части 4. периферийные грани 10 элементов 7 имеют двух- 15 стороннюю заточку(в плане) и выполнены с . наклоном, образующим с вертикальной плоскостью угол К, который равен двум величинам угла Н. Углы заточки тыльных граней 11 лезвий 8 равны величине угла Н, Углы M 20 заточки лезвий 8 и 9 равны. Лезвия 9 на торце долота заканчиваются срезом 12 под углом к средним лезвиям 8 и образуют открытые площадки 13 на торце корпуса. Высота лезвий элементов 5 и 6 части 4 25 продолжает линию по Д-Е элемента 7, создавая с горизонтальной плоскостью также угол M.

Тыльная поверхность 14 корпуса 1 выполнена наклонной под углом С к верти- ЗО кальной плоскости.

Породоразрушающие клинообразные элементы 7-и породораэрушающая часть 4 армируются твердосплавными вставками, а корпус армируется твердосплавным порош- 35 ком.

Осевой канал 2 корпуса заканчивается гидромониторными соплами 15, выходящими на открытые площадки 13, образованные между пучками 12 лезвий 9. 40

Сопла 16 выголнены в корпусе и направлены на участки между элементами 7, На торце долота между частью 4 и элементами 7 укреплены твердосплавные вставки 17.

С целью повышения эффекта (фиг. 2. 3) 45 зарезки наклонного ствола скважины доло- . то имеет уменьшение Ro породоразрушающей поверхности торца со стороны заднего скоса 3 части 4 на одну четвертую часть ее диаметра. 50

Конструктивно уменьшение диаметра по торцу долота на одну четвертую часть создается установкой на задней части торца перпендикулярно плоскости зарезаемого ствола породораэрушающей задней части 4 55 с таким расчетом, чтобы наклонная плоскость 14 на верхней части корпуса 1 составляла не менее половины длины части 4 и совокупно с длиной, выступающей за торец корпуса части элементos 7. составлял уменьшение диаметра по породоразрушающей поверхности торца на ее одну четвертую часть.

Для увеличения срока службы долота (фиг. 5 и 6) задняя породоразрушающая часть прикреплена к съемной секции 18, тыльная наклонная плоскость 19 которого совпадает наклонной тыльной поверхностью 14 верхней части корпуса 1 и наклонной поверхностью 20 над скосом 3, Секция

18 вставлена в паз 21 на тыльной части корпуса 1 и закреплена болтами 22, головки которых входят в округлые углубления 23 в секции 18.

Подготовительные работы и процесс зарезки ствола устройством для бурения скважины производятся в следующей последовательности.

После подготовки скважины и установки цементного моста над оставленной аварийной трубой собирают компоновку устройства для бурения скважины, долото, гидроударник 24, между ними устанавливают переводник 25 квадратного сечения, утяжеленные бурильные трубы 26 и бурильные трубы 27.

Переводник 25 обеспечивает устойчивость направления зарезки (фиг. 1 и 7), при этом его грань 28 и наклонная плоскость 14 корпуса 1 совпадают. Переводник 25 выполняется с секцией 29 квадратного сечения на резьбе ЗО, Верхняя часть переводника выполнена с расширенным промывочным каналом 31, на выступе 32 канала посажена цилиндрическая втулка 33 с осевым каналом .

34. Фиксация совпадающих граней 28 и плоскости 14 после наворота переводника 25 производится с помощью болта 35. Удлиненный шток 36, укрепленный в полости ударника 37 гидроударника 24, имеет ударный наконечник 38 с каналами 39, через которые буровой раствор протекает в момент удара наконечника 38 об втулку 33.

Для упрочнения соединений долота и гидроударника с переводником на концах корпуса 1 и гидроударника 24, а также на концах переводника выполняются резьбы

40 с левым шагом, на которые наворачиваются упрочнительные кольца 41 с аналогичной резьбой; При отвороте кольца 41 от долота кольцо перемещается на участок 42, а при отвороте от верхнего конца переводника 25 кольцо перемещается на участок 43 с удлиненной резьбой гидроударника 24, Упрочнение резьбовых соединений устройства предупреждает возможные аварий- H b1 е ситуации.

После подачи бурового раствора и застопорения ротора устройство для бурения скважины работает в пределах технологического режима скважины и аь брлнного гидроударника.

1821553

При работе гидроударника долото вдавливается на забой, при этом бурение (зарезка ствола) скважины начинается с разрушения породы с отступлением от стенки ствола скважины на одну четве ртую часть диаметра сква- 5 жины со стороны задней части долота, Тем самым с самого начала процесса зарезки ствола направляешься и фиксируется усиливающее создаваемое отклонение. Отклонение обеспечивается совокупной, взаимодейст- 10 вующей и целенаправленной работой всех элементов долота, часть 4 со скосом 3 направляет и фиксирует направление зареэки, поддерживает процесс, одновременно разрушая породу, тем самым обеспечивает за- 15 резку и формирование нового ствола под установленным углом.

При очередном вдавливании породоразрушающих передних и задних частей элементов 4 и 7 скос 3, вдавливаясь в поро- 20 ду, принудительно сдвигает породоразрушающие части 4 и 7долота в сторону направления зарезки ствола на величину угла Н, а в последующих циклах вдавливания в пробуренный и сдвинутый интервал ствола входят 25 наклонная поверхность 19 элемента 4 и наклонная плоскость 14 корпуса 1, Лезвия 8 элементов 7, имеющие большую высоту, разрушаетее на.опережающую глубину, нарушая при этом монолитность 30 породы, а лезвия 9, вдавливаясь, скалывает породу с нарушенной монолитностью. Подаваемый в гидромониторные сопла буровой раствор смывает частицы породы с забоя, твердосплавные вставки 17 участву- 35 ют в бурении скважины и в раздроблении шлама.

Технические преимущества устройства для бурения скважины заключаются в следующем. 40

Создание устройств для зарезки ствола с использованием гидроударников для бурения скважин позволяет широко приме-, нять гидроударники и долота устройства, что в

46 конечном итоге повышает надежность сложного в бурении процесса — зарезки наклонного ствола, Изобретение дает возможность надежной зарезии наклонного ствола скважины в любых породах и на любой глубине и имеет простую технологию бурения и изготовления, дешевизну и ремонтоспособность долота.

Изобретение позволяет повысить надежность зарезки нового ствола, что ускоряет устранение аварий и сроки сгроительства скважин. формула изобретения устройство для ударного бурения скважин, включающее корпус и породоразрушающую часть с промывочным каналом, гидромониторными соплами и породоразрушающими клинообразными элементами, размещенными на разных уровнях и имеющими твердосплавные вставки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения его технологических возможностей путем повышения надежности зарезки наклонного ствола, породоразрушающая часть выполнена составной из передней и задней частей, при этом торец породоразрушающей части имеет скос в сторону зарезки, а задняя часть имеет скос под острым углом к его продольной оси, причем породоразрушающие элементы передней части размещены веерообразно в сторону зарезки; породоразрушающие элементы задней части установлены взаимно параллельно, а выходы гидромониторных сопл размещены между пучками веерообразныхх элементов.

2. Долото по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что задняя породоразрушающая часть выполнена съемной;

3. Долото по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что корпус выполнен секционным, при этом задняя часть породоразрушающей части присоединена к одной из секций корпуса, 1821553

19

5 l821553

1821553

Фиг

1821553

1821553 а-в

ФигЗ

Составитель А.Едиев

Техред М,Моргентал

Корректор М.Петрова

Редактор

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

Заказ 2095 : Тираж .. : :: . Подписное

ВЙИИПИ .Государственного комитета по йзобретениям и открытиям прй ГКНТ СССР

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