Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной



Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной
Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной

Владельцы патента RU 2663856:

Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне. Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками. Плунжер относительно переходника и башмака зафиксирован в верхнем рабочем положении срезными элементами. Внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента. Башмак оснащен окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник – отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака. В отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника благодаря ограничителям шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером. Переходник ниже упора оснащен проточками под ловильный инструмент, оснащенный расширением, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером и переводом его в транспортное положение. Шпонки сверху и снизу снабжены фасками под соответствующие наклонные поверхности окон башмака. Обеспечиваются надежная фиксация и удержание бурового инструмента с обсадной колонной в процессе бурения, в том числе и при помощи забойного двигателя, а также гарантированное отцепление и извлечение бурового оборудования по окончании бурения. 3 ил.

 

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне.

Известно устройство для бурения скважин в рыхлых породах с одновременной обсадкой (патент SU №1798467, МПК Е21В 7/20, опубл. бюл. №8 от 28.02.1993), включающее буровую и обсадную колонны со смещенными осями относительно друг друга в нижней части, породоразрушающий инструмент на буровой колонне и внутренний выступ на обсадной колонне, при этом с целью повышения эффективности бурения горизонтальных и наклонных скважин за счет управления углом забоя в заданном направлении буровая колонна снабжена эксцентричным переходником и эксцентричным центратором, размещенным на переходнике и выполненным с продольным пазом, в котором размещен выступ обсадной колонны, при этом величина эксцентриситета переходника определяется зависимостью е>0,5(Dтр-Dд).

Недостатками данной конструкции являются:

- большое количество сопрягаемых деталей и сложный процесс работы, что уменьшает надежность в процессе эксплуатации;

- бурение только с применением ротора, не позволяющее использовать забойный двигатель, что тоже уменьшает с надежность работы узлов в процессе бурения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является буровой снаряд для бурения с одновременной обсадкой (патент RU №166522, МПК Е21В 7/20, опубл. бюл. №33 от 08.06.2016), включающий бурильную колонну, буро-расширяющий узел (БРУ) с раздвижными резцами, обсадную колонну с башмаком, соединительный узел верхних концов бурильной и обсадной колонн, при этом БРУ содержит подпружиненный подвижный плунжер, выполненный с возможностью заглубления раздвижных резцов при их спуске и подъеме в прорези, проделанные в средней его части и сориентированные с ними с помощью шпонки и паза, фиксации раздвижных резцов в рабочем положении во время их выхода из башмака обсадной колонны за счет его цельной верхней части и сброса промывочной жидкости в межтрубное пространство, через сливные отверстия при совмещении их со сливными отверстиями в корпусе БРУ, а также долото для бурения опережающей пилот-скважины, при этом верхние концы бурильной и обсадной колонн соединяют на резьбах с вертлюгом-сальником.

Недостатками данной конструкции являются:

- большое количество сопрягаемых деталей и сложный процесс работы, что уменьшает надежность в процессе эксплуатации;

- бурение только с применением ротора, не позволяющее использовать забойный двигатель, что тоже уменьшает с надежность работы узлов в процессе бурения;

- сложный механизм складывания резцов расширителя, что может затруднить процесс работы.

Технической задачей настоящего изобретения является создание конструкции узла крепления, позволяющего надежно зафиксировать и удерживать буровой инструмент с обсадной колонной в процессе бурения, в том числе и при помощи забойного двигателя, а также гарантированно отцепиться и извлечь буровое оборудование по окончании бурения.

Задача решается соединительным узлом бурового инструмента с обсадной колонной, включающим обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз - в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками.

Новым является то, что плунжер относительно переходника и башмака зафиксирован в верхнем - рабочем положении срезными элементами, внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше - наружного диаметра бурового инструмента, причем башмак оснащен окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник - отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака, при этом в отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника благодаря ограничителям шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером, который ниже упора оснащен проточками под ловильный инструмент, оснащенный расширением, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером и переводом его в транспортное положение, при этом шпонки сверху и снизу снабжены фасками под соответствующие наклонные поверхности окон башмака.

На фиг. 1 изображен соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной с частичным осевым разрезом в процессе работы.

На фиг. 2 изображен соединительный узел бурового инструмента в момент отсоединения и захвата ловильным инструментом.

На фиг. 3 изображена обсадная колонна после извлечения бурового инструмента.

Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну 1 (фиг. 1) с башмаком 2, вставленный в обсадную колонну 1 переходник бурового инструмента 3, плунжер 4 с верхней проточкой 5, вставленный в переходник 3 с возможностью ограниченного упором 6 перемещения вниз - в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки 5 с подвижными шпонками 7. Плунжер 4 относительно переходника 3 и башмака 2 зафиксирован в верхнем - рабочем положении срезными элементами 8, внутренний диаметр башмака 2 изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 1, но больше - наружного диаметра бурового инструмента 9. Кроме того, башмак 2 оснащен окнами 10 (фиг. 2), расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник 3 (фиг. 1) - отверстиями 11, совмещенными в рабочем положении с окнами 10 (фиг. 2) башмака 2 (фиг. 1), при этом в отверстия 11 и окна 10 (фиг. 2) вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника 3 (фиг. 1) благодаря внутренним ограничителям (на фиг. не пронумерованы) шпонки 7. Шпонки 7 подпираются в рабочем положении изнутри плунжером 4. При этом переходник 3 ниже упора 6 оснащен проточками 12 под ловильный инструмент 13 (фиг. 2), оснащенный расширением 14, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером 4 (фиг. 1) и переводом его в транспортное положение, при этом шпонки 7 сверху и снизу снабжены фасками 15 (фиг. 2) под соответствующие наклонные поверхности 16 окон 10 башмака 2 (фиг. 1).

Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной работает следующим образом.

Собирают компоновку для бурения в следующей последовательности: буровой инструмент 9 (фиг. 1), включающий долото, расширитель и забойный двигатель (показаны на фиг. 1 и 2 условно), затем соединительный узел и далее обсадная колонна 1. На конструкцию бурового инструмента 9 авторы не претендуют. Буровой инструмент 9 на небольших глубинах - до 400 м - может не содержать забойный двигатель, а вращаться под действием устьевого ротора (на фиг. 1 и 2 не показан). Башмак 2 оснащен окнами 10 (фиг. 2), расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник 3 (фиг. 1) - отверстиями 11, совмещенными в рабочем положении с окнами 10 (фиг. 2) башмака 2 (фиг. 1), а в отверстия 11 и окна 10 (фиг. 2) вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника 3 (фиг. 1) благодаря ограничителям шпонки 7, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером 4, который зафиксирован в рабочем положении срезными элементами 8. При прокачивании промывочной жидкости буровым насосом через колонну обсадных труб 1 начинает работать забойный двигатель бурового инструмента 9, режущие элементы (показаны условно) расширителя выходят в рабочее положение, и начинается процесс бурения с одновременным расширением. Также возможно вращение колонны труб 1 устьевым ротором с промывкой и выводом плашек бурового инструмента 9 в рабочее положение. В этом рабочем положении плашки 7 воспринимают передаваемую на буровой инструмент 9 осевую нагрузку и удерживают крутящий момент, передаваемый устьевым ротором или забойным двигателем бурового инструмента 9, который создается во время его работы. Герметизация соединительного узла обеспечивается уплотнительными элементами (на фиг. 1 и 2 не показаны). Таким образом производят бурение до заданного интервала с одновременным спуском и установкой обсадной колонны 1.

Затем в колонну обсадных труб на бурильных трубах спускают ловильный инструмент 13 (фиг. 2), оснащенный расширением 14, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером 4 (фиг. 1) и переводом его в транспортное положение до упора 6. При этом срезаются срезные элементы 8, а верхняя проточка 5 совмещается со шпонками 7. Кроме того, ловильный инструмент 13 (фиг. 2) входит в проточки 12 (фиг. 1) переходника 4 и жестко фиксируется.

При подъеме бурового инструмента фаски 15 (фиг. 2) шпонок 7 (фиг. 1) взаимодействуют с соответствующими наклонными поверхностями 16 (фиг. 2) окон 10 башмака 2 (фиг. 1) и заходят в проточку 5 плунжера 4, освобождая переходник 3 от башмака 2. Далее буровой инструмент 9 вместе с переходником 3, плунжером 4 и ловильным инструментом 13 извлекают на устье скважины. Колонна обсадных труб 1 (фиг. 3) с башмаком 2 остается в скважине и цементируется по известной технологии.

Предлагаемая конструкция соединительного узла бурового инструмента с обсадной колонной позволяет надежно зафиксировать и удерживать буровой инструмент с обсадной колонной в процессе бурения, в том числе и при помощи забойного двигателя, а также гарантированно отцепиться и извлечь буровое оборудование по окончании бурения.

Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной, включающий обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками, отличающийся тем, что плунжер относительно переходника и башмака зафиксирован в верхнем рабочем положении срезными элементами, внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента, причем башмак оснащен окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник – отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака, при этом в отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника благодаря ограничителям шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером, при этом переходник ниже упора оснащен проточками под ловильный инструмент, оснащенный расширением, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером и переводом его в транспортное положение, при этом шпонки сверху и снизу снабжены фасками под соответствующие наклонные поверхности окон башмака.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно направленных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Изобретение относится к устройству для отвода отделенной буровым инструментом буровой мелочи при бурении скважины для прокладки трубопровода. Устройство включает по меньшей мере один насос для откачки смешанной с буровой мелочью промывочной жидкости и по меньшей мере один приемный корпус по меньшей мере с одной приемной камерой, которая через отверстия соединена с областью буровой мелочи за буровым инструментом.

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам для бурения. Технический результат заключается в повышении эффективности бурения компенсационных шпуров и скважин в одну стадию.

Изобретение относится к области горного дела, бурения грунта или горных пород, в частности к методу горизонтально направленного бурения. Технический результат заключается в увеличении механической скорости расширения скважины, улучшении очистки рабочих поверхностей шарошек, повышении монтажеспособности и ремонтопригодности, а также в увеличении ресурса работы расширителя за счет периодической реставрации элементов шарошечного узла.

Изобретение относится к буровой технике и предназначено для расширения ствола скважины под башмаком обсадной колонны. Расширитель состоит из корпуса со сквозными пазами, в которых на осях размещены лопасти, армированные твердым сплавом, подпружиненного поршня с центральным штоком и разжимным конусом на конце, входящим во взаимодействием с лопастями, снабжен кожухом с продольными окнами, выполненными симметрично сквозным пазам корпуса, и связан с ним резьбой, конусная поверхность снабжена кольцевым выступом, обращенным к кольцевой проточке в теле корпуса, и продольными пазами на конусной поверхности, выполненными симметрично продольным окнам кожуха.

Изобретение относится к области бурения грунта. Буровой инструмент содержит элемент буровой штанги, выполненный с возможностью присоединения к приводу вращения и приведения во вращение вокруг оси бурения, корпус типа рамы и по меньшей мере один разрабатывающий зуб, который установлен в корпусе с возможностью радиальной регулировки между втянутым положением в корпусе и рабочим положением, в котором по меньшей мере один разрабатывающий зуб радиально выступает из корпуса.

Изобретение относится в основном к оборудованию буровой, такому как нефтепромысловое наземное оборудование, внутрискважинные узлы и тому подобное. Техническим результатом является повышение эффективности управления инструментом, которое в то же время обеспечивает защиту инструмента.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для создания в породных массивах полостей, имеющих форму шара. Устройство для образования сферических расширений в скважинах включает корпус с узлом связи с приводом вращения корпуса вокруг его продольной оси, рабочие органы с наружными режущими кромками, установленные в корпусе с возможностью выдвижения за его пределы.

Изобретение относится к устройствам для увеличения диаметра скважин в заданном интервале. Расширитель скважин включает полый корпус с внутренним выступом и радиальными отверстиями.

Группа изобретений относится к области строительства скважин и, в частности, к обеспечению целостности ствола скважины в сложных геологических условиях с вращением обсадной колонны/хвостовика во время бурения, а также других устройств и приемов, обеспечивающих улучшения цементирования обсадных колонн или хвостовиков в скважине в соединении с буровым долотом.

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Группа изобретений относится к способу и системе для уменьшения трения бурового оборудования, размещаемого в буровой скважине. Указанный способ включает: обеспечение наружного трубчатого элемента, имеющего ствол с внутренней поверхностью; нанесение первого слоя смазочного материала по меньшей мере на часть внутренней поверхности наружного трубчатого элемента; размещение наружного трубчатого элемента по меньшей мере в части буровой скважины; обеспечение бурового снаряда, содержащего внутренний элемент, имеющий наружную поверхность и центральную продольную ось, совмещенную с центральной продольной осью наружного элемента; нанесение второго слоя смазочного материала по меньшей мере на часть наружной поверхности внутреннего элемента; вставку внутреннего элемента в ствол наружного трубчатого элемента; обеспечение протекания бурового раствора через ствол бурового снаряда; поворот внутреннего элемента по отношению к наружному элементу; измерение показателя механического износа и/или трения между наружным элементом и внутренним элементом; определение того, превышает ли измеренный показатель заранее заданный пороговый уровень; и запуск последующей операции в ответ на определение того, что измеренный показатель превышает заранее заданный пороговый уровень.

Группа изобретений относится к системам и способам при бурении обсадной колонной. Техническим результатом является повышение эффективности работы устройства за счет избирательного управления скоростями циркуляционных текучих сред или потока текучих сред.

Изобретение относится к бурильным компоновкам для выполнения скважины в грунте или горной породе. Технический результат заключается в уменьшении длины буровой коронки и увеличении скорости бурения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин. Технический результат - повышение эффективности способа за счет уменьшения материальных и временных затрат на ликвидацию заколонных перетоков.

Изобретение относится к буровым установкам. Буровая установка содержит платформу основания, установленную вокруг секций ротора, и вертлюг, расположенный над центром секций ротора.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам капитального ремонта скважин. Способ ликвидации заколонных перетоков включает стадию проведения геофизических исследований с определением интервалов возможных заколонных перетоков перед спуском обсадной колонны.

Изобретение относится к горной и строительной технике, применяется при бестраншейной прокладке подземных коммуникаций. Способ заключается в бурении скважины породоразрушающим инструментом забойного снаряда, соединенного с двойной бурильной колонной, с непрерывным удалением шлама от забоя скважины и транспортировкой шлама потоком отработанного рабочего тела под давлением по центральному каналу двойной бурильной колонны.

Изобретение относится к области бурения скважин в сложных геологических условиях, в том числе в неустойчивых осадочных породах. Устройство для бурения включает обсадную колонну, установленный в обсадной колонне с возможностью вращения породоразрушающий инструмент для разрушения периферийной части забоя, колонну бурильных труб, соединенное с колонной бурильных труб пневмоударное устройство, керноприемное устройство, включающее колонковую трубу с кернозахватным устройством, и две взаимодействующие между собой полумуфты, одна из которых скреплена с породоразрушающим инструментом, а вторая полумуфта скреплена с наружной поверхностью колонковой трубы.

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно направленных и горизонтальных скважинах.

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к способам бурения на обсадной колонне. Соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной включает обсадную колонну с башмаком, вставленный в обсадную колонну переходник бурового инструмента, плунжер с верхней проточкой, вставленный в переходник с возможностью ограниченного упором перемещения вниз в транспортное положение с возможностью совмещения верхней проточки с подвижными шпонками. Плунжер относительно переходника и башмака зафиксирован в верхнем рабочем положении срезными элементами. Внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента. Башмак оснащен окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, а переходник – отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака. В отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь переходника благодаря ограничителям шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером. Переходник ниже упора оснащен проточками под ловильный инструмент, оснащенный расширением, выполненным с возможностью взаимодействия с плунжером и переводом его в транспортное положение. Шпонки сверху и снизу снабжены фасками под соответствующие наклонные поверхности окон башмака. Обеспечиваются надежная фиксация и удержание бурового инструмента с обсадной колонной в процессе бурения, в том числе и при помощи забойного двигателя, а также гарантированное отцепление и извлечение бурового оборудования по окончании бурения. 3 ил.

Наверх