Долото-расширитель

Авторы патента:

E21B7/28 - расширение пробуренных скважин, например разбуриванием (буровые долота для расширения буровых скважин E21B 10/26)

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)

E21B10/32 - с расходящимися режущими органами

Владельцы патента RU 2782906:

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

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением. Долото-расширитель включает долото с основными резцами, корпус с резьбой для соединения с колонной бурильных труб, подвижные лопасти с резцами PDC, выполненные с возможностью перемещения по направляющим в пазах корпуса, расходящимися снизу-вверх от оси корпуса. Долото с основными резцами выполнено подвижным относительно корпуса и снабжено лопастями, выполненными с возможностью перемещения в пазах корпуса и взаимодействия торцевой частью лопастей долота с торцевой частью подвижных лопастей и выводящими подвижные лопасти в рабочее положение. Долото с основными резцами снабжено штоком с центральным промывочным каналом. Шток установлен в центральном канале корпуса. В верхней части шток жестко соединен с поршнем, установленным в гидрокамере, образуемой внутренней поверхностью корпуса. Гидрокамера соединена радиальным отверстием с центральным промывочным каналом штока. Шток снабжен промывочными отверстиями пазов корпуса. Предлагаемое долото-расширитель является надежной конструкцией для управляемого бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин как в компоновке с бурильной колонной, так и в компоновке с забойным двигателем со степенью расширения, позволяющей бурить на обсадной колонне. 2 ил.

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением.

Известен расширитель (патент РФ №2491405, МПК Е21В 7/28, опубл. 27.08.2013 г., бюл. №24), содержащий корпус с наклонными пазами снаружи и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса, закрепленные в наклонных пазах корпуса и соединенные шарнирно посредством тяг с поршнем лапы с зубками на рабочей поверхности, и нижний переводник с внутренним сужающимся каналом, соединенный снизу с корпусом. Причем поршень снизу оборудован полой втулкой с боковыми каналами, ниже которых внутри полой втулки выполнено сужение и цилиндрическая наружная поверхность, которая выполнена с возможностью скользящего взаимодействия с сужающимся каналом нижнего переводника и с возможностью выхода из этого сужающегося канала при перемещении поршня вверх относительно корпуса. Места соединения тяг с поршнем выполнены герметичными. Поршень снабжен тарированными продольными отверстиями, размещенными между местами соединения тяг с поршнем равномерно по диаметру.

Недостатками устройства являются:

- при одновременном бурении и расширении во время провалов компоновки высокие ударные нагрузки и вибрация приводят к обрыву шарнирных тяг плашек расширителя;

- невозможность применения для управляемого бурения на обсадной колонне из-за его большой длины, так как большая вероятность слома вала забойного двигателя с углом перекоса, таким образом большая длина расширителя создает изгибающую циклическую нагрузку на вал забойного двигателя;

- сложная многоэлементная конструкция, как следствие, высокие материальные затраты на изготовление.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный расширитель (патент №189648, МПК Е21В 7/28, Е21В 10/26, опубл. 29.05.2019 г., бюл. №16), включающий долото с основными резцами, корпус, соединенный с колонной буровых труб, породоразрушающие органы - подвижные резцы, зафиксированные в нижнем - транспортном состоянии срезными элементами и выполненные с возможностью перемещения по направляющим, которые выполнены расходящимися снизу-вверх от оси расширителя. Корпус жестко соединен с долотом, а направляющие размещены между основными резцами. Диаметр описанной окружности и нижние режущие кромки подвижных резцов в транспортном положении соответственно меньше диаметра описанной окружности и ниже режущих кромок основных резцов.

Недостатками устройства являются:

- невозможность применения в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, так как бурильная колонна располагается на стенке скважины, и, как следствие, осевое усилие не доходит для среза срезных элементов;

- ненадежная конструкция расширителя, так как существует возможность выпадения подвижных резцов из-за разрушения крепежных элементов, удерживающих подвижные резцы;

- при расширении в кавернозных участках не обеспечивается необходимый диаметр, так как подвижные резцы занимают рабочее положение только при контакте с забоем скважины;

- невозможность применения для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, так как диапазон раскрытия расширителя не обеспечивает нужного диаметра расширения.

Техническими задачами предлагаемого устройства являются создание надежной конструкции долота-расширителя для управляемого бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, как в компоновке с бурильной колонной, так и в компоновке с забойным двигателем со степенью расширения, позволяющей бурить на обсадной колонне.

Технические задачи решаются долотом-расширителем, включающим долото с основными резцами, корпус с резьбой для соединения с колонной бурильных труб, подвижные лопасти с резцами PDC, выполненные с возможностью перемещения по направляющим в пазах корпуса, расходящимися снизу-вверх от оси корпуса.

Новым является то, что долото с основными резцами выполнено подвижным относительно корпуса и снабжено лопастями, выполненными с возможностью перемещения в пазах корпуса и взаимодействия торцевой частью лопастей долота с торцевой частью подвижных лопастей и выводящими подвижные лопасти в рабочее положение, также долото с основными резцами снабжено штоком с центральным промывочным каналом, установленным в центральном канале корпуса, при этом в верхней части шток жестко соединен с поршнем, установленным в гидрокамере, образуемой внутренней поверхностью корпуса и соединенной радиальным отверстием с центральным промывочным каналом штока, кроме того шток снабжен промывочными отверстиями пазов корпуса.

На фиг. 1 показано долото-расширитель для управляемого бурения и расширения на обсадной колонне в рабочем положении;

На фиг. 2 показано долото-расширитель для управляемого бурения и расширения на обсадной колонне в транспортном положении.

Долото-расширитель включает долото 1 (фиг. 1, 2) с основными резцами 2, корпус 3 с резьбой 4 для соединения с колонной бурильных труб (на фиг. 1, 2 не показана), подвижные лопасти 5 с резцами PDC 6, выполненные с возможностью перемещения по направляющим 7. Направляющие 7 выполнены в пазах 8 корпуса 3, расходящимися снизу-вверх от оси корпуса 3. Долото 1 с основными резцами 2 выполнено подвижным относительно корпуса 3 и снабжено лопастями 9, выполненными с возможностью перемещения в пазах 8 корпуса 3 и взаимодействия торцевой частью 10 лопастей 9 долота 1 с торцевой частью 11 подвижных лопастей 5 и выводящими подвижные лопасти 5 в рабочее положение (фиг. 2). Долото 1 с основными резцами 2 снабжено штоком 12 с центральным промывочным каналом 13. Шток 12 установлен в центральном канале 14 корпуса 3. В верхней части шток 12 жестко соединен с поршнем 15, установленным в гидрокамере 16, образуемой внутренней поверхностью 17 корпуса 3. Гидрокамера 16 соединена радиальным отверстием 18 с центральным промывочным каналом 13 штока 12. Шток 12 снабжен промывочными отверстиями 19 пазов 8 корпуса 3.

Долото-расширитель работает следующим образом.

Собирают компоновку - долото-расширитель по резьбе 4 свинчивают с винтовым забойным двигателем с углом перекоса для управляемого бурения, далее телесистема, затем соединительный узел бурового инструмента (например, пат. RU №2663856, МПК Е21В 7/20, Е21В 7/28, опубл. 10.08.2018 г., бюл. №22), который в свою очередь уже соединяется с обсадной колонной (на фиг. 1, 2 не показана). Компоновку спускают в скважину (на фиг. 1, 2 не показана), включают буровой насос и создают перепад давления, при этом перепад давления через отверстие 18 из центрального промывочного канала 13 передается в полость 20 под поршнем 15. Поршень 15, жесткосоединенный со штоком 12, тянет шток 12 с долотом 1 вверх - в рабочее положение. Долото 1 с основными резцами 2, снабженное лопастями 9, взаимодействует торцевой частью 10 лопастей 9 долота 1 с торцевой частью 11 подвижных лопастей 5 и выводит подвижные лопасти 5 в рабочее положение. При этом начинает вращаться винтовой забойный двигатель и происходит процесс одновременного бурения и расширения. Благодаря наличию промывочных отверстий 19 штока 12 происходит вымывание шлама из пазов 8 корпуса 3. По достижении проектного забоя производят промывку скважины и буровой насос отключают. При этом долото 1 и подвижные лопасти 5 опускаются в транспортное положение (фиг. 1). Затем на колонне бурильных труб спускают инструмент, фиксирующийся за извлекаемую часть соединительного узла и подъемную компоновку извлекают, а обсадную колонну цементируют любым известным способом. При закисании или шламовании направляющих 7 дополнительным натяжением бурильной колонны возвращают подвижные лопасти 5 в транспортное положение. Благодаря тому, что отсутствуют срезные элементы для перевода лопастей 5 в рабочее или транспортное положение можно применять долото-расширитель в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Благодаря тому, что долото 1 ограничивает движение подвижных лопастей 5, отсутствует опасность их выпадения на забой скважины. Благодаря наличию гидрокамеры 16 и поршня 15, соединенного через шток 12 с долотом 1, при создании перепада давления долото-расширитель всегда будет находиться в рабочем положении. Кроме того, возможно применять это долото-расширитель для одновременного бурения и расширения на обсадной колонне, так как диапазон раскрытия расширителя обеспечивает нужный диаметр расширения.

Предлагаемое долото-расширитель является надежной конструкцией для управляемого бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, как в компоновке с бурильной колонной, так и в компоновке с забойным двигателем со степенью расширения, позволяющей применять для бурения на обсадной колонне.

Долото-расширитель, включающий долото с основными резцами, корпус с резьбой для соединения с колонной бурильных труб, подвижные лопасти с резцами PDC, выполненные с возможностью перемещения по направляющим в пазах корпуса, расходящимися снизу-вверх от оси корпуса, отличающийся тем, что долото с основными резцами выполнено подвижным относительно корпуса и снабжено лопастями, выполненными с возможностью перемещения в пазах корпуса и взаимодействия торцевой частью лопастей долота с торцевой частью подвижных лопастей и выводящими подвижные лопасти в рабочее положение, также долото с основными резцами снабжено штоком с центральным промывочным каналом, установленным в центральном канале корпуса, при этом в верхней части шток жестко соединен с поршнем, установленным в гидрокамере, образуемой внутренней поверхностью корпуса и соединенной радиальным отверстием с центральным промывочным каналом штока, кроме того, шток снабжен промывочными отверстиями пазов корпуса.

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне включает корпус, муфту, подвижно установленную на корпусе.

Устройство для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины // 2778870

Изобретение относится к области строительства, в частности к средствам горизонтально-направленного бурения (ГНБ) или наклонно-направленного бурения с расширением инженерных скважин, например, методом разбуривания и к средствам, применяемым при бестраншейном сооружении трубопроводов в грунте. Устройство для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины включает в себя несимметричный расширитель (2) с присоединенным к нему пеналом (3) для размещения измерительного зонда (4) локационной системы ГНБ.

Расширитель для бурения и расширения на обсадной колонне // 2774875

Расширитель гидравлический скважинный // 2772031

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины. Расширитель гидравлический скважинный содержит корпус с продольно выполненными сквозными пазами, в которых шарнирно на осях установлены выдвижные лопасти, армированные снаружи твердым сплавом, подпружиненный полый шток с закрепленным на нем поршнем, имеющим промывочные отверстия, кольцевое конусное утолщение, выполненное на наружной поверхности полого штока с возможностью взаимодействия с лопастями.

Устройство для сооружения скважин большого диаметра // 2762658

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для сооружения скважин большого диаметра при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Устройство включает породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов, снабженных отдельными приводами, установленными по меньшей мере на двух консолях рамы, оснащенной центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину, смонтированным на полом приводном валу, жестко связанном с рамой.

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.

Расширитель для одновременного бурения и расширения ствола скважины // 2738124

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения ствола скважины содержит корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса.

Способ проходки горизонтального ствола скважины в неустойчивых породах пласта // 2733543

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению горизонтальных скважин для восстановления проходимости открытого горизонтального ствола. Способ включает сборку компоновки низа бурильной колонны - КНБТ, состоящую снизу вверх из долота, правого патрубка и калибратора, спуск в скважину КНБТ на конце колонны бурильных труб, восстановление проходимости ствола с расхаживанием компоновки до нормального без затяжек и посадок прохождения компоновки по стволу, извлечение из скважины КНБК, спуск режущей головки с шаблоном до интервала открытого горизонтального ствола, проходку с обратной промывкой относительно открытого горизонтального ствола по всей ее длине, не допуская посадки колонны бурильных труб в скважине более 5 т от собственного веса.

Способ расширения скважины // 2728071

Изобретение относится к области горного и взрывного дела, в частности к бурению, точнее, к методам расширения скважин малого диаметра и может использоваться при проведении работ в сложных горно-технических условиях. Способ расширения скважины заключается в бурении пилотной центральной скважины, бурении вокруг нее дополнительных скважин, размещении в дополнительных скважинах зарядов взрывчатых веществ и их подрыве.

Аварийный инструмент для извлечения прихваченной бурильной колонны в наклонно-направленной скважине // 2720834

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Инструмент включает параллельно-сопряженную бурильную колонну с буром и гидромониторной головкой, которая соединена соосно с направляющей втулкой, имеющей возможность скольжения по прихваченной бурильной колонне.

Расширяемая трубная система для крепления зон осложнений при бурении скважин // 2778120

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осыпаний и обвалов при бурении колонной расширяемых обсадных труб. Расширяемая трубная система для крепления зон осложнений при бурении скважин состоит из бурильной и обсадной колонны, породоразрушающего элемента, выполненного в виде разбуриваемого долота, завинченного на упорной конической резьбе.