Устройство для регулирования пространственного искривления скважин

 

Использование: для регулирования пространственного искривления скважин. Сущность изобретения: устройство включает корпус с двумя опорно-центрирующими элементами, установленными с возможностью вращения относительно корпуса. В радиальных отверстиях корпуса установлены с возможностью ограниченного радиального перемещения относительно опорно-центрирующего элемента подпружиненные стержни со скошенными поверхностями на хвостовиках. В полости корпуса над стержнями размещены нажимные втулки с возможностью взаимодействия с хвостовиками подпружиненных стержней. Устройство имеет средства управления опорно-центрирующими элементами для изменения режима проводки скважины. 6 ил.

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к техническим средствам для регулирования искривления скважин.

Известно устройство для регулирования интенсивности искривления скважины, включающее корпус с двумя вращающимися опорно-центрирующими элементами (ОЦЭ), имеющими одноименно направленные лопасти [1].

Известно также устройство для регулирования искривления скважин включающее корпус с установленными на нем двумя опорно-центрирующими элементами, имеющими средства управления последними [2].

Недостатком этих устройств является отсутствие возможности оперативного регулирования пространственного искривления скважин.

Целью изобретения является повышение оперативности пространственного искривления скважин.

Поставленная цель достигается тем, что опорно-центрирующие элементы установлены с возможностью вращения относительно корпуса, а стержни имеют возможность ограниченного радиального перемещения относительно опорно-центрирующего элемента.

Существенным отличием предлагаемого устройства от известных в этой области устройств является то, что опорно-центрирующие элементы установлены с возможностью вращения относительно корпуса, а стержни имеют возможность ограниченного радиального перемещения относительно опорно-центрирующего элемента.

На фиг. 1 схематически представлена бурильная колонна с устройством для регулирования пространственного искривления скважин; на фиг. 2 - общий вид предлагаемого устройства, разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема работы устройства при уменьшении азимута; на фиг. 5 - схема работы устройства при увеличении азимута; на фиг. 6 - разрез Б-Б на фиг. 4.

Устройство 1 расположено между телеметрической системой 2 и утяжеленными бурильными трубами (УБТ) 3 и состоит из корпуса 4, верхнего 5 и нижнего 6 ОЦЭ на подшипниках 7 скольжения механизмов фиксирования верхнего 5 и нижнего 6 ОЦЭ, каждый из которых состоит из опорных дисков 8 и 9, периферийных циркуляционных отверстий 10 и 11, центральных проходных отверстий 12 и 13, ограничителей 14 и 15 движения опорных дисков 8 и 9, клиньев 16 и 17, пружин 18 и 19, штырей 20 и 21, запорных органов 22 и 23.

Диаметр проходного отверстия 12 верхнего опорного диска 8 больше проходного отверстия 13 нижнего опорного диска 9. Запорные органы выполнены в виде шариков, плотность которых меньше плотности используемого бурового раствора, причем диаметр запорных органов соответствует диаметрам центральных проходных отверстий опорных колец, т.е. диаметр одного из запорных органов больше другого.

Устройство работает следующим образом.

После установки устройства в составе компоновки низа бурильной колонны (КНБК) его спускают в скважину. При этом оба ОЦЭ 5 и 6 свободно вращаются вокруг оси устройства. На забое наклонной скважины КНБК ложится на нижнюю стенку. Устройство взаимодействует с нижней стенкой ОЦЭ 5 и 6. При вращении бурильной колонны ротором в процессе проводки скважины корпус 4 устройства свободно вращается на подшипниках 7 скольжения, не изменяя при этом положения КНБК у нижней стенки скважины. В этом положении осуществляется бурение без изменения азимута ствола скважины, т.е. достигается стабилизация азимута.

В случае отклонения ствола скважины от проектного направления, что фиксируется на поверхности при помощи сигналов, передаваемых телеметрической системой 2, поступают следующим образом.

Для уменьшения азимута запорный орган 22 большого диаметра бросается внутрь бурильной колонны и прокачивается буровым раствором. При этом запорный орган 22 садится на опорный диск 8, который под действием давления, создаваемого буровым раствором, опускается, давит на клинья 16, а те в свою очередь выталкивают штыри 20, в результате чего фиксируется верхний ОЦЭ 5. При этом циркуляция бурового раствора осуществляются через циркуляционные отверстия 10. При фиксированном положении верхнего 5 и свободном вращении нижнего 6 ОЦЭ под действием вращающего момента происходит изменение положения плоскости изгиба КНБК (фиг. 4). Фиксированный верхний ОЦЭ 5 накатывается на правую, если смотреть с устья, боковую стенку ствола скважины (фиг. 5), КНБК занимает несоосное расположение скважины, благодаря которому в процессе бурения происходит уменьшение азимута. После проведения необходимой коррекции азимута, что фиксируется при помощи телеметрической системы (ТС), останавливают процесс бурения и прекращают циркуляцию бурового раствора. Запорный орган 22 всплывает на поверхность. При этом ОЦЭ 5 и 6 вновь свободно вращаются вокруг оси устройства и КНБК занимает положение у нижней стенки ствола скважины. В дальнейшем бурение ведется при свободно вращающихся верхнем 5 и нижнем 6 ОЦЭ, при котором обеспечивается стабилизация азимута.

Для увеличения азимута запорный орган 23 меньшего диаметра бросается внутрь бурильной колонны и прокачивается буровым раствором. При этом запорный орган 23 садится на опорный диск 9, который под действием давления, создаваемого буровым раствором, опускается, давит на клинья 17, а те в свою очередь выталкивают штыри 21, в результате чего фиксируется нижний ОЦЭ 6. При этом циркуляция бурового раствора осуществляется через циркуляционные отверстия 11. При фиксированном положении нижнего 6 и свободном вращении верхнего 5 ОЦЭ под действием вращающего момента происходит изменение плоскости изгиба КНБК (фиг. 6). Фиксированный нижний ОЦЭ 6 накатывается на правую, если смотреть с устья, боковую стенку скважины, КНБК занимает несоосное расположение скважины, благодаря которому в процессе бурения происходит увеличение азимута. После проведения необходимой коррекции азимута, что фиксирует ТС, устанавливают процесс бурения и прекращают циркуляцию бурового раствора. Запорный орган 23 всплывает на поверхность. При этом оба ОЦЭ вновь свободно вращаются вокруг оси устройства и КНБК занимает положение у нижней стенки ствола скважины. В дальнейшем бурение ведется при свободно вращающихся верхнем 5 и нижнем 6 ОЦЭ, при котором обеспечивается стабилизация азимута.

Одновременное с изменением азимута регулирование зенитного угла ствола скважины осуществляется соответствующим выбором диаметров ОЦЭ известными методами.

Для увеличения азимута при бурении забойным двигателем следует фиксировать нижний ОЦЭ, а для уменьшения - верхний ОЦЭ. Это объясняется тем, что реактивный момент забойного двигателя, под действием которого происходит изменение положения плоскости изгиба КНБК, направлен в сторону, противоположную вращающему моменту ротора. Стабилизация азимута аналогична роторному способу при обоих свободно вращающихся ОЦЭ. При этом устройство устанавливается между забойным двигателем и ЦБТ.

Эффективность изобретения по сравнению с прототипом, взятым в качестве базового аналога, заключается в сокращении непроизводительного времени, затрачиваемого на исправление отклонений от требуемого направления скважины, увеличении полезного времени за счет сокращения спускоподъемных операций.

Применение данного устройства позволяет снизить потери времени по одной скважине на исправление от проектного профиля с учетом сокращения спускоподъемных операций с 130 до 50 ч.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН, включающее корпус с двумя опорно-центрирующими элементами и средства их управления, содержащее установленные в радиальных отверстиях корпуса подпружиненные стержни со скошенными поверхностями на хвостовиках, расположенных в полости корпуса с возможностью взаимодействия с ответной поверхностью нажимной втулки при ее осевом перемещении, отличающееся тем, что, с целью регулирования пространственным искривлением скважины, опорно-центрирующие элементы установлены с возможностью вращения относительно корпуса, а стержни имеют возможность ограниченного радиального перемещения относительно опорно-центрирующего элемента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6