Компоновка для направленного бурения



Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения
Компоновка для направленного бурения

 


Владельцы патента RU 2448231:

Будянский Вигдор Соломонович (RU)

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в компоновке низа бурильной колонны при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин гидравлическим забойным двигателем. Сущность изобретения заключается в том, что компоновка для направленного бурения, включающая долото и забойный двигатель, имеет на корпусе выступ в виде лопасти, радиус периферии которого больше радиуса долота. Указанный выступ со стороны, обращенной к долоту, оснащен режуще-скалывающими элементами, перекрывающими в радиальном направлении расстояние между радиусами периферии выступа и долота. Для повышения устойчивости компоновки в скважине выше выступа с режуще-скалывающими элементами на оппозитной половине корпуса забойного двигателя размещен еще один выступ. Изобретение позволяет повысить технико-экономические показатели при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. 5 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в компоновке низа бурильной колонны при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин гидравлическим забойным двигателем.

Известны и широко применяются различные компоновки для направленного бурения (Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование. ОМЗ группа Уралмаш-Ижора, 2002, стр.213-215), включающие долото и забойный двигатель-отклонитель с узлом перекоса корпуса, выполненным в виде искривленного переводника.

Применение забойных компоновок с искривленными двигателями-отклонителями сопряжено с ухудшением управляемости в криволинейном стволе скважины из-за большого сопротивления провороту такой компоновки.

Кроме того, из-за распора искривленной компоновки в прямолинейном стволе затруднено ее перемещение по скважине при спуске инструмента до забоя.

Лучшие условия для перемещения в прямолинейном стволе скважины достигаются прямыми компоновками с децентратором или с эксцентрической накладкой на ниппеле забойного двигателя-отклонителя (Оборудование, буровое противовыбросовое и устьевое. Справочное пособие, т.2 ООО «ИРЦ Газпром», 2007, стр.211-212), в которых периферийный радиус эксцентрической накладки меньше радиуса долота. Недостатком таких забойных компоновок является возможность их применения только в устойчивых породах, где исключена опасность заклинивания бурового инструмента.

Наиболее близким техническим решением из известных является турбобур-отклонитель с эксцентрической накладкой, периферийный радиус которой превышает радиус долота (Ю.В.Вадецкий. Бурение нефтяных и газовых скважин. Москва, Недра, 1973, стр.276, 277) (прототип).

Недостатком этого устройства является большая вероятность заклинивания забойной компоновки в скважине, особенно при бурении в неустойчивых породах.

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных недостатков и повышение эффективности бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Это достигается тем, что компоновка для направленного бурения, включающая долото и забойный двигатель, имеющий на корпусе выступ в виде лопасти, радиус периферии которого больше радиуса долота, указанный выступ со стороны, обращенной к долоту, оснащен, по меньшей мере, одним режуще-скалывающим элементом, перекрывающим в радиальном направлении расстояние между радиусами периферии выступа и долота.

Для повышения устойчивости компоновки в скважине выше выступа с режуще-скалывающими элементами желательно размещать на оппозитной половине корпуса забойного двигателя еще один выступ.

Целесообразно режуще-скалывающие элементы на выступе выполнять в виде алмазно-твердосплавных резцов с углом резания между передней плоскостью резца и радиусом к его режущей кромке, находящимся в пределах 5°-30°.

Наиболее эффективен верхний выступ, если он образован дугой радиуса долота при максимальном расстоянии периферии этого выступа от оси равному радиусу периферии выступа с режуще-скалывающими элементами.

Одним из эффективных вариантов является конструкция компоновки, в которой корпус забойного двигателя ниже выступа с режуще-скалывающими элементами имеет радиус меньше, чем радиус корпуса расположенного выше указанного выступа.

Кроме этого, рациональна компоновка, в которой часть корпуса забойного двигателя, расположенная выше выступа с режуще-скалывающими элементами, имеет радиус больше, чем радиус долота.

На фиг.1, 1а, 1б изображен вид предлагаемой компоновки с выступом на корпусе, оснащенным режуще-скалывающими элементами.

На фиг.2, 2а, 2б изображен вид компоновки с выступом, расположенным в оппозитной части корпуса забойного двигателя, выше выступа с режуще-скалывающими элементами.

На фиг.3 изображено поперечное сечение компоновки в месте выступа с режуще-скалывающими элементами в виде одной лопасти, на фиг.3а - в виде двух лопастей.

На фиг.4 изображено поперечное сечение компоновки в месте выступа, расположенного выше выступа с режуще-скалывающими элементами.

На фиг.4а показан вариант исполнения верхнего выступа.

На фиг.5 показано положение компоновки в скважине при ее вращении с поверхности для осуществления проходки прямолинейного участка ствола скважины.

На фиг.6 показано положение компоновки в скважине без ее вращения с поверхности для осуществления проходки искривленного участка скважины.

На фиг.7 изображена компоновка, часть корпуса которой, расположенная ниже выступа с режущими элементами, имеет радиус меньше, чем радиус корпуса, расположенного выше указанного выступа.

Компоновка для направленного бурения (фиг.1) включает забойный двигатель 1, выходной вал 2 которого соединен с долотом 3. Выступ 4 оснащен режуще-скалывающими элементами 5, периферийный радиус rВР режущей кромки которых больше радиуса долота rД (фиг.1а). Вид В компоновки (фиг.1б) показывает расположение режуще-скалывающего элемента 5 на выступе 4.

Компоновка (фиг.2) помимо признаков (состава элементов), показанных на фиг.1, имеет выступ 7, расположенный на корпусе двигателя, выше выступа 4. Вид В компоновки (фиг.2а, 2б) показывает варианты расположения выступа 7 на части 6 корпуса, оппозитной выступу 4 с режуще-скалывающими элементами 5.

Поперечное сечение А-А компоновки в месте выступа 4 с режуще-скалывающими элементами 5 (фиг.1 и фиг.3) показывает установку элементов 5. Угол резания между передней плоскостью 8 резца 5 и радиусом к его режущей кромке rВР находится в пределах 5°-30°. На фиг.3а представлен вариант исполнения выступа 4 в виде двух лопастей.

Поперечное сечение Б-Б компоновки в месте выступа 7 (фиг.2 и фиг.4) показывает, что указанный выступ 7 образован дугой радиуса долота rД при максимальном удалении rВВ периферии этого выступа от оси равному радиусу rВР периферии выступа с режуще-скалывающими элементами (rВВ=rВР). На фиг.4а представлен вариант исполнения выступа 7. Угол α охвата периферийной поверхности выступа находится в пределах 45°-150°.

На фиг.5 показано положение компоновки в скважине при ее вращении с поверхности. При этом диаметр скважины Дскв.=2rВР.

На фиг.6 показано положение компоновки в скважине без ее вращения с поверхности. При этом осуществляется проходка искривленного ствола скважины радиусом Rскв. и диаметром скважины Дскв.=2rД.

Работа компоновки осуществляется следующим образом. Для запуска устройства в работу по бурильной колонне в забойный двигатель 1 (фиг.2) подается буровой раствор, приводящий во вращение выходной вал 2 двигателя с долотом 3.

Для проходки прямолинейного участка скважины (фиг.5) производится вращение компоновки бурильной колонной с поверхности. При этом формируется ступенчатый ствол скважины. Нижняя часть ствола скважины от долота 3 (фиг.1) до выступа 4 с режуще-скалывающими элементами 5 имеет радиус rД, а выше - радиус rВР. Благодаря увеличению поперечно размера ствола скважины компоновка может беспрепятственно перемещаться поступательно в бурящейся скважине. При этом выступ 7 (фиг.2), расположенный выше выступа 4, выполняет роль дополнительного центрирующего элемента при условии, когда rВР=rВВ. В зависимости от категории буримости горных пород при расширении ствола скважины угол установки режуще-скалывающих элементов (алмазно-твердосплавных резцов) 5 (фиг.3) выбирается в пределах 5°-30°. При проходке высокоабразивных, крепких пород режуще-скалывающий элемент может выполняться в виде шарошек, армированных твердосплавными зубьями. Для повышения эффективности бурения выступ 4 с режуще-скалывающими элементами 5 может быть выполнен в виде нескольких лопастей (фиг.3а).

Для проходки искривленного участка скважины (фиг.6) прекращается вращение бурильной колонны, которая фиксируется в окружном направлении в положении, соответствующем совмещению заданной плоскости искривления скважины с плоскостью, проходящей через ось компоновки и середину выступа 4 (фиг.3, 3а) с режуще-скалывающими элементами. При поступательном движении компоновки будет формироваться криволинейный ствол скважины радиусом RСКВ. (фиг.6) и диаметром скважины Дскв.=2rД. При этом выступ 7 (фиг.2), расположенный на оппозитной половине 6 (фиг.2а, 2б) корпуса, будет выполнять роль опоры, удерживающей компоновку в заданном направлении. Для большей устойчивости компоновки от действия реактивного момента верхний выступ 7 в поперечном сечении имеет радиус периферийной поверхности, равный радиусу долота rД (фиг.4). Кроме того, выступ 7 может быть повернут влево (вид В) относительно режущего выступа на угол 30°-90° (фиг.2 и фиг.2б).

В дальнейшем сформированный криволинейный участок скважины может быть расширен до диаметра, равного 2rВР, путем поступательного перемещения компоновки с ее вращением.

Интенсивность изменения угла, а следовательно, и радиус искривления RСКВ. ствола скважины можно менять в зависимости от величин rВР и rВВ относительно rД, L1 и L2 по формуле

Предлагаемая компоновка для направленного бурения также может применяться в конструкции, где нижняя часть корпуса двигателя (от долота до выступа с режущими элементами) меньше по диаметру, чем часть корпуса над указанным выступом (фиг.7). Такая конструкция позволяет использовать в гидравлическом забойном двигателе более мощную рабочую секцию с радиусом rКВ>rКН.

Другим частным случаем может быть использование компоновки для направленного бурения, когда радиус части корпуса двигателя, расположенной над выступом с режущими элементами, равен или превышает радиус долота, что позволяет применять такую компоновку в качестве расширителя ствола скважины с мощной рабочей секцией забойного двигателя.

Предлагаемая компоновка для направленного бурения позволяет повысить технико-экономические показатели при проводке наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

1. Компоновка для направленного бурения, включающая соединенные между собой долото и забойный двигатель, имеющий на корпусе выступ в виде, по меньше мере, одной лопасти, радиус периферии которого больше радиуса долота, отличающаяся тем, что выступ со стороны, обращенной к долоту, оснащен, по меньшей мере, одним режуще-скалывающим элементом, перекрывающим в радиальном направлении расстояние между радиусами периферии выступа и долота.

2. Компоновка для направленного бурения по п.1, отличающаяся тем, что выше выступа с режуще-скалывающими элементами размещен на оппозитной половине корпуса, по меньшей мере, еще один выступ.

3. Компоновка для направленного бурения по п.1, отличающаяся тем, что режуще-скалывающие элементы выполнены в виде алмазно-твердосплавных резцов, причем угол резания между передней плоскостью резца и радиусом к его режущей кромке находится в пределах 5-30°.

4. Компоновка для направленного бурения по п.2, отличающаяся тем, что верхний выступ в поперечном сечении образован дугой радиуса долота при максимальном удалении периферии этого выступа от оси, равном радиусу периферии выступа с режуще-скалывающими элементами.

5. Компоновка для направленного бурения по п.2, отличающаяся тем, что корпус забойного двигателя ниже выступа с режуще-скалывающими элементами имеет радиус меньше, чем радиус корпуса, расположенного выше указанного выступа.

6. Компоновка для направленного бурения по п.2, отличающаяся тем, что часть корпуса забойного двигателя выше выступа с режуще-скалывающими элементами имеет радиус больше, чем радиус долота.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области строительства скважин при разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, а именно к регулирующим отклоняющим устройствам.

Изобретение относится к области строительства скважин с боковыми стволами и может быть использовано в качестве поворотного ориентирующего устройства в забойных компоновках при ремонте многоствольных скважин, проведении различных технологических операций в боковых стволах скважин.

Изобретение относится к устройствам для бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин, а именно - к регуляторам угла перекоса винтовых героторных гидравлических двигателей в компоновке низа бурильных колонн.

Изобретение относится к устройствам для бурения изогнутых наклонно направленных нефтяных и газовых скважин, а именно к регуляторам угла перекоса гидравлических забойных турбинных двигателей (турбобуров).

Изобретение относится к добыче природного сырья и более конкретно к добыче природного сырья с использованием инжекции нагретой текучей среды в пласт. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к отклонителям, используемым при бурении наклонных и горизонтальных скважин. .

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к забуриванию боковых стволов из ранее пробуренных скважин. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к устройствам, предназначенным для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных скважин. .

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам, используемым при строительстве и эксплуатации многозабойных горизонтальных скважин

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к системе, предназначенной для направленного бурения

Изобретение относится к буровым долотам, которые предназначены для использования при подземной разработке грунта

Изобретение относится к изготовлению изделий из композиционных материалов методом намотки, в частности, на обсадной трубе с заранее вырезанным в ней «окном», предназначенной для установки в состав эксплуатационной колонны при строительстве многозабойных скважин

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта газонефтяных скважин и предназначено для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин

Изобретение относится к области бурения и капитального ремонта газонефтяных скважин, а именно к устройствам, предназначенным для забуривания боковых стволов из ранее пробуренных обсаженных и необсаженных скважин

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно - к способам установки цементных мостов для забуривания новых стволов скважин
Наверх