Устройство для бурения на обсадной колонне

Авторы патента:

E21B7/20 - установка обсадных труб или бурильных труб в буровых скважинах, например спуск; одновременное бурение и обсадка буровых скважин (наземные средства сообщения реверсивного вращения обсадным трубам E21B 3/025; установка свай E02D 7/00; проходка шахтных стволов с опускной крепью E21D 1/08)

Владельцы патента RU 2751298:

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

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройству для бурения на обсадной колонне. Устройство включает обсадную колонну с башмаком, оснащенным окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, переходник бурового инструмента, оснащенный отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака. В отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером, вставленным в переходник с возможностью ограниченного перемещения в транспортное положение и зафиксированным относительно переходника в рабочем положении срезными элементами. Внутренний диаметр башмака выполнен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента. Башмак снабжен втулкой, выполненной в виде центратора и перекрывающей окна башмака и подвижные шпонки, выполненные с возможностью перемещения внутрь заподлицо наружной поверхности переходника и снабженные наклонными пазами типа «ласточкин хвост», взаимодействующими с ответными наклонными пазами плунжера. В нижней части переходник снабжен седлом под шар, а в верхней части - резьбовой втулкой, ограничивающей перемещение плунжера вверх, и гидрокамерой, сообщенной отверстием с центральным каналом плунжера. Плунжер в верхней части оснащен замковой резьбой для соединения с ловильной колонной с возможностью перевода плунжера в верхнее транспортное положение при натяжении ловильной колонны. Обеспечивается исключение попадания шлама внутрь устройства и заклинивание устройства в горизонтальной скважине, а также повышение надежности при извлечении устройства из скважины. 2 ил.

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

Известен буровой снаряд для бурения с одновременной обсадкой (патент RU № 166522, МПК Е21В 7/20, опубл. 27.11.2016 г., бюл. № 33), 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 надежность работы узлов в процессе бурения;

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

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является соединительный узел бурового инструмента с обсадной колонной (патент RU № 2663856, МПК Е21В 7/20, Е21В 7/28, опубл. 10.08.2018 г., бюл. № 22), 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. 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.

Недостатками устройства являются:

- высокая вероятность заклинивания устройства из-за шламования отверстий с окнами и подвижных шпонок, которые могут заклинить в рабочем состоянии, как следствие, создание аварийной ситуации;

- невозможность работы устройства в горизонтальных скважинах, так как подвижные шпонки, находящиеся в нижней части, не переместятся в транспортное положение, как следствие, произойдет заклинивание устройства и создание аварийной ситуации;

- соединение ловильного инструмента с устройством посредством фиксации стопорных колец не выдержит нагрузок, если при извлечении устройства произойдет небольшой прихват его в обсадной колонне.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание устройства для бурения на обсадной колонне надежного в работе, позволяющего исключить попадание шлама внутрь устройства, заклинивание устройства в горизонтальной скважине за счет принудительного возврата подвижных шпонок в транспортное положение за счет натяжения ловильной колонны, а так же повысить надежность при извлечении устройства из скважины за счет применения стандартной замковой резьбы для соединения с ловильной колонной.

Техническая задача решается устройством для бурения на обсадной колонне, включающим обсадную колонну с башмаком, оснащённым окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, переходник бурового инструмента оснащенный отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака, при этом в отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь подвижные шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером, плунжер вставлен в переходник с возможностью ограниченного перемещения в транспортное положение и зафиксирован относительно переходника в рабочем положении срезными элементами, внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента.

Новым является то, что башмак снабжен втулкой, выполненной в виде центратора и перекрывающей окна башмака и подвижные шпонки, выполненные с возможностью перемещения внутрь заподлицо наружной поверхности переходника и снабженные наклонными пазами типа «ласточкин хвост», взаимодействующими с ответными наклонными пазами плунжера, кроме того в нижней части переходник снабжен седлом под шар, а в верхней части - резьбовой втулкой, ограничивающей перемещение плунжера вверх, и гидрокамерой, сообщенной отверстием с центральным каналом плунжера, при этом плунжер в верхней части оснащен замковой резьбой для соединения с ловильной колонной с возможностью перевода плунжера в верхнее транспортное положение при натяжении ловильной колонны.

На фиг. 1 показано устройство с осевым продольным разрезом в рабочем положении.

На фиг. 2 - устройство с осевым продольным разрезом в транспортном положении.

Устройство для бурения на обсадной колонне включает обсадную колонну 1 с башмаком 2, оснащённым окнами 3, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру. Переходник 4 бурового инструмента, оснащенный отверстиями 5, совмещенными в рабочем положении с окнами 3 башмака 2. В отверстия 5 и окна 3 вставлены с возможностью перемещения внутрь подвижные шпонки 6, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером 7. Плунжер 7 вставлен в переходник 4 с возможностью ограниченного перемещения в транспортное положение и относительно переходника 4 зафиксирован в рабочем положении срезными элементами 8. Внутренний диаметр башмака 2 изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 1, но больше наружного диаметра бурового инструмента 9. Башмак 2 снабжен втулкой 10, выполненной в виде центратора и перекрывающей окна 3 башмака и подвижные шпонки 6, защищая их от шлама. Подвижные шпонки 6 выполнены с возможностью перемещения внутрь заподлицо с наружной поверхностью переходника 4 и снабжены наклонными пазами 11 типа «ласточкин хвост», взаимодействующими с ответными наклонными пазами 12 плунжера 7. В нижней части переходник 4 снабжен седлом 13 под шар 14. В верхней части переходник 4 снабжен резьбовой втулкой 15, ограничивающей перемещение плунжера 7 вверх, и гидрокамерой 16, сообщенной отверстием 17 с центральным каналом 18 плунжера 7. Плунжер 7 в верхней части оснащен замковой резьбой 19 для соединения с ловильной колонной 20 с возможностью перевода плунжера 7 в верхнее транспортное положение при натяжении ловильной колонны 20.

Устройство работает следующим образом.

Собирают компоновку для бурения в следующей последовательности: буровой инструмент 9 (фиг. 1), включающий долото, расширитель, затем устройство в сборе, далее обсадная колонна 1. При необходимости между устройством и расширителем устанавливают забойный двигатель и телесистему (на фиг. не показаны), затем соединительный узел и далее обсадная колонна 1. Башмак 2, оснащённый окнами 3, и переходник 4 бурового инструмента оснащенный отверстиями 5, зафиксированы подвижными шпонками 6, подпираемыми в рабочем положении изнутри плунжером 7. В процессе бурения с вращением при прокачивании промывочной жидкости буровым насосом через колонну обсадных труб 1 начинает работать забойный двигатель, режущие элементы бурового инструмента 9 выходят в рабочее положение, и начинается процесс бурения с одновременным расширением. При необходимости, вместо забойного двигателя для вращения бурового инструмента 9 возможно применение устьевого ротора (на фиг. не показан). В рабочем положении подвижные шпонки 6 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. Благодаря тому, что башмак 2 снабжен втулкой 10, выполненной в виде центратора и перекрывающей окна 3 башмака и подвижные шпонки 6, шлам не затирается в окна 3 и отверстия 5. Таким образом производят бурение до заданного интервала с одновременным спуском и установкой обсадной колонны 1. По достижении проектного забоя в колонну обсадных труб спускают ловильную колонну 20, которая состоит их стандартных бурильных труб (фиг. 2). Вращением вправо ловильную колонну свинчивают с плунжером 7. Перед подъемом ловильной колонны с устройством бросают шар 14, который промывкой жидкости сажают в седло 13. Создают натяжение ловильной колонны с одновременным перепадом давления. При этом через отверстие 17 в гидрокамере 16 перепад жидкости, срезая элемент 8 ,двигает плунжер 7 с ловильной колонной 20 вверх, при этом шпонки 6 по пазам 11 типа «ласточкин хвост» принудительно принимают транспортное положение заподлицо с переходником 4, на устье происходит снижение натяжения ловильной колонны 20. Благодаря тому, что подвижные шпонки 6 снабжены наклонными пазами 11 типа «ласточкин хвост», взаимодействующими с ответными наклонными пазами 12 плунжера 7 при применении устройства в горизонтальных скважинах происходит гарантированное разъединение и извлечение переходника 4 со шпонками 6, плунжером 7, забойным двигателем, телесистемой (на фиг. не показаны) и буровым инструментом 9 от башмака 2 на ловильной колонне 20. Благодаря тому, что для соединения ловильной колонны 20 с устройством применена стандартная замковая резьба 19, если при извлечении устройства произойдет небольшой прихват его в обсадной колонне, ловильная колонна 20 с замковой резьбой 19 выдержит нагрузки, возникающие при извлечении устройства.

Устройство для бурения на обсадной колонне надежно в работе, позволяет исключить попадание шлама внутрь устройства и заклинивание устройства горизонтальной скважине за счет принудительного возврата подвижных шпонок в транспортное положение за счет натяжения ловильной колонны и применения гидрокамеры, а также повысить надежность при извлечении устройства из скважины за счет применения стандартной замковой резьбы для соединения с ловильной колонной.

Устройство для бурения на обсадной колонне, включающее обсадную колонну с башмаком, оснащенным окнами, расположенными на одном уровне и равномерно по периметру, переходник бурового инструмента, оснащенный отверстиями, совмещенными в рабочем положении с окнами башмака, при этом в отверстия и окна вставлены с возможностью перемещения внутрь шпонки, подпираемые в рабочем положении изнутри плунжером, вставленным в переходник с возможностью ограниченного перемещения в транспортное положение и зафиксированным относительно переходника в рабочем положении срезными элементами, внутренний диаметр башмака изготовлен меньше внутреннего диаметра обсадной колонны, но больше наружного диаметра бурового инструмента, отличающееся тем, что башмак снабжен втулкой, выполненной в виде центратора и перекрывающей окна башмака и подвижные шпонки, выполненные с возможностью перемещения внутрь заподлицо наружной поверхности переходника и снабженные наклонными пазами типа «ласточкин хвост», взаимодействующими с ответными наклонными пазами плунжера, кроме того, в нижней части переходник снабжен седлом под шар, а в верхней части – резьбовой втулкой, ограничивающей перемещение плунжера вверх, и гидрокамерой, сообщенной отверстием с центральным каналом плунжера, при этом плунжер в верхней части оснащен замковой резьбой для соединения с ловильной колонной с возможностью перевода плунжера в верхнее транспортное положение при натяжении ловильной колонны.

Изобретение относится к горной технике, а именно к способу бурения скважин с одновременной обсадкой. Способ включает разрушение породы на забое скважины посредством ударно-вращательного действия на него обсадно-буровым инструментом с выдвижной головной частью, приспособленным для извлечения его из скважины, при одновременном продвижении обсадной трубы в сторону забоя под действием ударных импульсов.

Способ создания обсаженного перфорационного канала в продуктивном пласте нефтяной или газовой обсаженной скважины // 2746398

Заявлен способ создания обсаженного перфорационного канала в продуктивном пласте обсаженной нефтяной или газовой скважины. Техническим результатом является создание обсаженного перфорационного канала, сформированного по прямолинейной траектории в продуктивном пласте обсаженной нефтяной или газовой скважины любой мощности.

Способ строительства скважин на терригенные девонские отложения ромашкинского месторождения нефти // 2745493

Изобретение относится к нефтяной промышленности и, в частности, к строительству нефтяных скважин в осложнённых условиях обваливания неустойчивых горных пород. Технический результат - сокращение времени нахождения кыновских аргиллитов в необсаженном состоянии до 48 часов за счёт проведения геофизических исследований в 2 этапа, исключение осложнения при строительстве девонских скважин за счет исключения работ по проработке ствола скважины перед спуском эксплуатационной колонны.

Гидропривод для бестраншейной замены и прокладки подземных коммуникаций (варианты) // 2731259

Группа изобретений относится к области строительства и замены подземных коммуникаций без вскрытия грунта. Техническим результатом является обеспечение возможности как прокладки новых подземных коммуникаций, так и замены уже размещенных в грунте коммуникаций с использованием одного устройства, а также уменьшение массы устройства для бестраншейной замены подземных трубопроводов и увеличение ремонтопригодности устройства за счет применения разборной конструкции и уменьшения удельной металлоемкости изделия.

Способ бурения на акватории // 2719889

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению скважин на акватории с предварительным тестированием возможных осложнений в виде аномально высокого пластового давления (АВПД), поглощения бурового раствора и прихвата бурильного инструмента. Для осуществления способа бурение под направление и бурение интервала горных пород под кондуктор проводят в два этапа.

Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне // 2719880

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне 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 взаимодействие с лопастями, выполненными с выступом и установленными с возможностью его контакта с поверхностью разжимного конуса.

Долото для бурения с обсадной трубой или обсадной колонной-хвостовиком и его изготовление // 2719868

Группа изобретений относится к долотам для бурения с обсадной трубой или обсадной колонной-хвостовиком и к способам бурения скважины, использующим указанные долота. Технический результат заключается в повыщшении эффективности работы долота.

Способ рытья шахты для линии бурового раствора при подводном бурении скважин // 2703028

Изобретение относится к области подводного бурения. Способ рытья шахты для буровой скважины заключается в том, что погружают устройство для рытья, имеющее в своем составе облицовку шахты, на дно водоема, причем устройство для рытья содержит прижимные башмаки, прикрепленные к шарнирным плечам, выполненным с возможностью выдвижения и втягивания для выборочной фиксации устройства для рытья в нужном положении в облицовке шахты, первый двигатель, соединенный с буровым долотом и прикрепленный к устройству для рытья с помощью поворотного элемента, работой которого управляют таким образом, чтобы угол расположения первого двигателя относительно продольной оси устройства для рытья можно было регулировать в процессе работы, средства для перемещения устройства для рытья вверх и вниз, и второй двигатель, прикрепленный к устройству для рытья, обеспечивающий возможность поворота первого двигателя относительно продольной оси, роют шахту скважины путем приведения в действие устройства для рытья, одновременно погружая облицовку шахты в шахту для буровой скважины до тех пор, пока верх облицовки шахты не окажется, по существу, на уровне дна водоема, роют пилотную скважину под дном шахты с помощью устройства для рытья и вводят устьевую опорную трубу в пилотную скважину.

Способ строительства многоствольной скважины и направляющее устройство для установки обсадной колонны в её дополнительном стволе // 2695911

Группа изобретений относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано для забуривания и крепления дополнительных стволов многоствольной скважины из ранее пробуренных обсаженных скважин. Способ строительства многоствольной скважины включает вскрытие окна в обсадной колонне первичного ствола скважины и бурение нового дополнительного ствола до проектной глубины с использованием извлекаемого клина-отклонителя, спуск хвостовика с обсадными трубами на устье нового дополнительного ствола скважины с последующей герметизацией дополнительного ствола скважины, обработку верхней части хвостовика для получения доступа в нижнюю часть первичного ствола, извлечение клина-отклонителя, причем внутренний диаметр обсадной колонны первичного ствола до спуска клина-отклонителя в зоне расположения окна и выше расширяют, клин-отклонитель с якорем извлекают до спуска хвостовика, который изготавливают в виде продольно-гофрированной трубы с увеличенным периметром в зоне расширения внутреннего диаметра обсадной колонны первичного ствола.

Система (варианты) и способ приповерхностной прокладки подземных кабелей или подземных линий в грунте // 2693805

Группа изобретений относится к сооружениям электросетей. Технический результат - обеспечение приповерхностной прокладки подземных кабелей или подземных проводов с длиной участка трубопровода до 1500 м.

Расширитель для управляемого бурения и расширения на обсадной колонне // 2751906

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Расширитель содержит корпус с центральным проходным каналом и пазами, лопасти, снабженные хвостовиками и породоразрушающими элементами, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения при взаимодействии с втулкой полого вала, полый вал снабжен поршнем, размещенным в проходном канале корпуса, и вверху снабжен резьбой для соединения со скважинным оборудованием, боковым отверстием и установлен с фиксацией от проворота относительно корпуса. Лопасти расширителя при спуске в скважину зафиксированы в рабочем положении срезными элементами, соединяющими корпус и полый вал с возможностью их разъединения после разрушения срезных элементов при натяжении полого вала относительно лопастей. Торцевая поверхность конической втулки полого вала, взаимодействуя с хвостовиками лопастей, переводит лопасти в транспортное положение. Нижняя часть полого вала в рабочем положении герметично вставлена в ответное отверстие в центральном проходном канале корпуса. Присоединительная резьба полого вала выполнена замковой для соединения с забойным двигателем. Ниже замковой резьбы выполнены пазы для свинчивания расширителя с забойным двигателем. Диаметр описанной окружности расширителя в рабочем положении на 40-60% больше диаметра его описанной окружности в транспортном положении. Длина расширителя до присоединительной резьбы составляет 2-2,5 диаметра расширителя в рабочем положении. Обеспечивается повышение надежности устройства. 2 ил.