Способ создания осевой нагрузки на долото и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин турбинным способом. Задача изобретения - повышение эффективности бурения скважин за счет создания осевой нагрузки на долото, достаточной для разрушения горной породы. Способ создания нагрузки на долото заключается в создании давления на бурильную колонну промывочной жидкостью при периодическом перекрытии внутритрубного промывочного канала бурильной колонны. Новым в способе создания осевой нагрузки на долото является усиление фиксации низа бурильной колонны относительно стенок скважины в момент снижения давления на бурильную колонну промывочной жидкости, что позволяет предотвратить снижение осевой нагрузки от действия сил упругости бурильной колонны. Устройство для создания осевой нагрузки на долото содержит гидротурбину, жестко связанную с эксцентриком, прилегающим к диску, перекрывающему внутритрубный промывочный канал бурильной колонны и имеющему эксцентрично расположенное отверстие. Новым в устройстве для создания осевой нагрузки на долото является расположенное на его корпусе пакерное устройство с опорными элементами, связанное внутренним своим пространством с внутритрубным пространством бурильной колонны посредством радиальных отверстий в корпусе, расположенных по ходу движения промывочной жидкости за диском, перекрывающим внутритрубный канал. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин турбинным способом, и предназначено для повышения эффективности бурения скважин за счет создания на долоте осевой нагрузки, достаточной для разрушения горной породы.

Известен способ создания осевой нагрузки на долото, заключающийся в нагружении нижней части компоновки бурильного инструмента (КНБК) весом ее верхней части [1].

Однако при использовании цельнотянутой бурильной колонны веса верхней ее части недостаточно для создания требуемого значения осевой нагрузки на долото.

Наиболее близким по техническому решению является способ доведения осевой нагрузки на долото, заключающийся в создании давления промывочной жидкости на КНБК путем периодического перекрытия внутритрубного промывочного канала бурильной колонны [2].

Известно устройство для создания осевой нагрузки на долото, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства, содержащее гидротурбину, жестко соединенную с эксцентриком, примыкающим к диску, перекрывающему внутритрубный промывочный канал бурильной колонны и имеющему эксцентрично расположенное отверстие, периодически перекрываемое эксцентриком при его вращении [2].

Недостаток известных способа и устройства заключается в том, что осевая нагрузка на долото, созданная импульсом давления промывочной жидкости, по его окончании стремится к нулю под действием сил упругости бурильной колонны.

Задачей изобретения является предотвращение снижения осевой нагрузки на долото под действием сил упругости бурильной колонны.

Предлагаемый способ создания осевой нагрузки на долото, заключающийся в создании давления промывочной жидкости на бурильную колонну путем периодического перекрытия внутритрубного промывочного канала бурильной колонны, отличается тем, что осуществляют фиксацию низа бурильной колонны относительно ствола скважины, причем при открытии внутритрубного промывочного канала бурильной колонны обеспечивают усиление фиксации низа бурильной колонны относительно ствола скважины, что предотвращает снижение осевой нагрузки от действия сил упругости бурильной колонны.

Реализация предлагаемого способа достигается тем, что в используемом устройстве для создания осевой нагрузки на долото, содержащем гидротурбину, жестко соединенную с эксцентриком, примыкающим к диску, содержащему эксцентрично расположенное отверстие, на его корпусе установлено пакерное устройство с опорными элементами, связанное внутренним своим пространством с внутритрубным пространством посредством радиальных отверстий в корпусе, расположенных по ходу движения промывочной жидкости за диском, периодически перекрывающим при его вращении внутритрубный канал.

На фиг. 1 показано устройство для реализации предлагаемого способа создания осевой нагрузки на долото - общий вид, на фиг. 2 - его разрез А-А.

Устройство для создания осевой нагрузки на долото содержит в корпусе 1 гидротурбину 2, жестко связанную с эксцентриком 3, примыкающим к диску 4 с эксцентрично расположенным в нем отверстием 5. На корпусе 1 установлено пакерное устройство 6 с опорными элементами 7, имеющее связь его внутреннего пространства с внутритрубным через радиальные отверстия 8, расположенные за диском 4 по ходу движения промывочной жидкости в бурильной колонне.

Устройство работает следующим образом. При прокачивании промывочной жидкости по циркуляционной системе буровой установки происходит вращение гидротурбины 2 и жестко соединенного с ней эксцентрика 3, который при своем вращении периодически перекрывает отверстие 5 диска 4. В момент перекрытия эксцентриком 3 отверстия 5 диска 4 происходит снижение давления в зоне внутритрубного пространства, расположенного за диском 4 по ходу движения промывочной жидкости, что через отверстия 8 передается пакерному устройству, снижая силу прижатия его опорных элементов 7 к стенкам скважины. Одновременно промывочная жидкость осуществляет давление на диск 4 вследствие перекрытия эксцентриком 3 отверстия 5, что создает осевую нагрузку на долото.

Открытие отверстия 5 при повороте эксцентрика 3 приводит к увеличению давления в зоне внутритрубного пространства, расположенного за диском 4 по ходу движения промывочной жидкости, что через отверстия 8 передается во внутреннюю полость пакерного устройства 6, усиливающего давление на его опорные элементы 7, обеспечивая усиление фиксации положения низа бурильной колонны относительно стенок ствола скважины, тем самым предотвращая снижение осевой нагрузки от действия сил упругости бурильной колонны по окончании действия импульса давления промывочной жидкости, вызванного перекрытием отверстия 5 эксцентриком 3.

Источники информации 1. Балицкий П.В. Взаимодействие бурильной колонны с забоем скважины. - М.: Недра, 1975. - 279 с.

2. Патент на изобретение 2139403, Е 21 В 4/14, 7/24. Вибрационное устройство для бурения скважин. 1999. Бюл.28.

Формула изобретения

1. Способ создания осевой нагрузки на долото, заключающийся в создании давления промывочной жидкости на бурильную колонну путем периодического перекрытия внутритрубного промывочного канала бурильной колонны, отличающийся тем, что осуществляют фиксацию низа бурильной колонны относительно ствола скважины, причем при открытии внутритрубного промывочного канала бурильной колонны обеспечивают усиление фиксации низа бурильной колонны относительно ствола скважины.

2. Устройство для создания осевой нагрузки на долото, включающее корпус с расположенными в нем гидротурбиной, жестко соединенной с эксцентриком, примыкающим к диску, перекрывающему внутритрубный промывочный канал бурильной колонны и имеющему эксцентрично расположенное отверстие, отличающееся тем, что на корпусе установлено пакерное устройство с опорными элементами, связанное внутренним своим пространством с внутритрубным пространством посредством радиальных отверстий в корпусе, расположенных по ходу движения промывочной жидкости за диском, перекрывающим внутритрубный канал.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2