Способ установки направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах и устройство для его осуществления

 

Союз Соеетснна

Соцнаанстнческик

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АЬТОИЖОМУ СЬИ ИТЕЛЬСТЬУ (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 21. 01. 79 (21)2877346/22-03 (5()® с присоединением заявки Но

Е 21 В 7/12

Госуаарствеииый NoNNTcT

СССР ио дмаи изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано Зц1081, Бюллетень Ж 40

Дата опубликования описания 30. 10. 81 (53) УД (622. 24. 085 (088. 8) P2) Авторы изобретения

P. С. Аликин, И.Н. Буяновский, М.Т. Гусман, Л.П. Константинов, A.Ç. Романов и Д.Г. Мам в

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знаме научно-исследовательский институт буровой техники (7! ) Заявитель (54 ) СПОСОБ УСТАНОВКИ НАПРАВЛЕНИЯ МОРСКОЙ СКВАЖИНЫ

В ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ПО МЕХАНИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ

ГРУНТАХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ EFO ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Известен способ установки направления морской скважины в перемеживающихся по механическим свойствам грун тах с одновременным бурением под него пилотным долотом и раздвижным расширителем (2g .

Недостатком этого способа является невозможность его применения в условиях, когда твердые породы покрыты .слоем рыхлого илистого грунта, кото- . рый заполняет затрубное пространство после прекращения подачи промывочной жидкости, что ухудшает условия и ка чество цементирования направления и

Ф требует установки дополнительной нлоотделякщей колонны для перекрытия рыхлых грунтов, а следовательно, увеличивает затраты времени на создание фундамента скважины. @ Цель изобретения - упрощение конструкции скважины и сокращение "-атрат времени на установку направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах.

Известен способ установки направ.ляющей колонны, которая является также илоотделяющей, с одновременным разбуриванием грунта шарошечным долотом в пределах внутреннего диаметра направления. Долото при этом распо. лагается несколько ниже башмака колонны и вращается забойным гидравли- ческим двигателем, жестко связанным с утяжеленными бурильными трубами, которые крепятся байонетным соединением с направляющей колонной f1) .

Укаэанный способ установки направляющей колонны применим в рыхлых илистых грунтах с пропластками более твердых пород только небольшой мощности, которые разрушаются бараком колонн. Недостатком этого способа является невозможность применения при наличии твердых пропластов,. кото. рые не могут быть разрушены башмаком колонны, что в свою очередь требУет установки дополнительной колоннынаправления.

Изобретение относится к бурению с плавучих буровых установок, в частности к способу эаглубления направляющей колонны в илистых грунтах, перемежающихся твердыми породами.

Поставленная цель достигается тем, что бурение в рыхлых и твердых грунтах осуществляется за один peRc: в рыхлых грунтах - в пределах внутреннего диаметра направления,а в твер 876946 хмх — за пределами наружного диаметра направления.

Известно устройство для установки направления, содержащее пилотное долото, раздвижной расширитель,гидравлический забойный двигатель с полым валом и составной шток (3g .

Однако такое устройство не имеет возможности перевода режущих элементов расширителя из раскрытого положения в сложенное и обратно в процессе бурения пилотный долотом.

Цель изббретення — возможность бурения в рыхлых и твердых грунтах за один рейс, в рыхлых грунтах в пределах внутреннего диаметра направления, а в твердых — эа пределами наружного диаметра направления.

Укаэанная цель достигается тем, что верхняя часть составного штока выполнена съемной, снабжена подвижной в осевом направлении втулкой с конической поверхностью для взаимодействия с полым валом и наконечником для взаимодействия с нижней частью составного штока.

На фиг. 1 изображено направление, погруженное в илистый груит (режущие элементы расширителя сложены); на фиг.2 — погружение направления в твер дый грунт (режущие элементы расширителя разведены); на фиг. 3,- окончание бурения твердого грунта, момент установки башмака направления на кольцевой уступ; .на фиг. 4 - цемен тирование направления; на фиг..5устройство при бурении в рыхлых грунтах,разрез на фиг. б - то же, при бурении в твердых грунтах, разрез.

Напраэление 1 (фйг.1) погружается в рыхлый грунт 2 под действием собственной массы и массы утяжеленных бурильных труб (УБТ) 3, соединенных с направлением 1, разбуривание рыхлого грунта 2 производится в.пределах внутреннего диаметра направления

1.шарошечным долотом 4, присоединенным к раздвижному расширителю 5, породоразрушающие элементы которого находятся в сложенном положении.Вращение долота 4 и раздвижного расширителя 5 производится забойным двигателем 6. Вынос выбуренного грунта

2 происходит по кольцевому каналу между направлением 1 и УБТ 3 циркуляционной жидкостью, отработанной в забойном двигателе 6.

На границе между рыхлым грунтом

2 и твердым грунтом 7 породоразрушающие элементы раздвижного расширите ля 5 переводятся в рабочее положение (фиг.2) и бурение ведется за пределами наружного диаметра направления до проектной глубины.

После достижения проектной глубины бурения элементы раздвижного расширителя складываются и башмак 8 направления опирается на кольцевой забой 9 (фиг.3) . Чтобы разъединить. УБТ от направления, производится дальнейшее бурение в пределах внутреннего диаметра направления на величинуфигурного паза байонетного соедине.ния 10.

Освобожденную колонну УБТ с забойным двигателем 5 извлекают наружу и вместо них в направление на бурильных трубах или УБТ спускают пакер

11 (фиг.4), который обеспечивает движение цементного раствора по затрубному пространству 12, сообщающемуся с внутренней полостью направления 1 через отверстия 13. После

t5 цемен тирования и схватывания цемен тного раствора пакер 11 извлекается или разбуривается.

Реализация способа установки направления осуществляется с помощью устройства (фиг.5 и 6), включающего

2Р пилотное долото 4, раздвижной расширитель 5, гидравлический забойный двигатель — турбобур 6 с полым валом 14 и составной шток 15, состоящий из -верхней съемной части 16 и

25 нижней части 17.

Раздвижной расширитель 5 состоит иэ корпуса 18, переводников 19 и 20 для присоединения к полому валу 14 и пилотному долоту 4, породоразру-. шающих элементов 21, установленных на осях 22 нижней части 17 составного штока 15, удерживаемой в верхнем положении пружиной 23 и снабженной поршнями 24:и 25, эаплечиками 26 и 27, а также промывочными отверстиями 28.

Для взаимодействия с верхней съемной частью 16 составного штока 15 имеется .посадочная поверхность 29, корпус 18 центрируется в башмаке 8 направления

1 с помощью стабилизатора ЗО.

40 Турбобур 6 состоит из. корпуса 31, турбины 32, опоры 33, ниппеля 34 со стабилизатором 35, переводника 36 для присоединения к УБТ 3 и полого вала 14 с посадочным седлом 37, в

45 котором размещается съемная пробка

38 (фиг.5) и верхняя съемная часть

16 составного. штока 15 (фиг.б). Для взаимодействия с посадочным седлом

37 верхняя съемная часть 16 снабжена

®О подвижной в осевом направлении втулкой 38, имеющей наружный диаметр

I меньше, чем внутренний диаметр отверстия в полом валу 14,.что обеспечивает гарантированное прохождение верхней съемной части 16 через полый

55 вал 14.

Составной шток 15 в верхней съемной части 16 имеет отверстие 39 с высоким гидравлическим сопротивлением для предотвращения эашламовывания от40 верстия в. полом валу 14, а в нижней части 17 отверстие 40 с низким гид.равлическим сопротивлением для пода чи жидкости в пилотное долото 4; Взаимодействие между двумя частями составного штока 15 осуществляется с

876946

Формула изобретения помощью наконечника 41 с конической посадочной поверхностью.

Устройство работает следующим образом.

При спуске направления 1 на УБТ 3 в илистом грунте 2 раздвижной расшири тель 5 находится в транспортном положении, т.е. его породоразрушающие элементы 21 утоплены s пазах корпуса

19 (фиг.5). Разрушение рыхлого грунта 2 производится пилотным долотом 4 и частично породоразрушающими элементами 21 раздвижного расширителя

5, вращаемых турбобуром 6. Удерживаются породоразруыакщие элементы 21 в сложенном положении при помощи заплечиков 26 и 27 на нижней части

17 составного штока 15, который находится в верхнем положении под действием усилия пружины 23. При этом незначительный перепад давления в отверстии 40 составного штока

15, действующий на поршни 24 и 25 равных диаметров 0 и Р„, не снижает практически усилия пружины 23.

Для уменьшения размыва ила наружный диаметр пилотного долота 4 выбирается по воэможности минимальным, как и вылет А породоразрушающих элементов 21 из под баимака 8 направления 1.

Промывка ступенчатого забоя ведется .через пилотное долото 4 и отверстие 28 в поршне 25 морской во-. дой отработанной в турбине 32 трубобура 6. Отверстие в полом валу 14 при этом перекрыто съемной пробкой 38.

После прохождения толщи рыхлого грунта 2 (фиг.2) съемная. пробка 38 извлекается .овершотом и в УБТ 3 сбрасывается верхняя съемная часть 16 составного штока 15 (фиг.6). Наконечник 41 садится в посадочное седло 29, а втулка 38 в посадочное седло 37 в полом валу 14, обеспечивая надежное уплотнение между польж валом 14 и верхней съемной частью 17 составного штока 15 и давая ей возможность осевого перемещения под действием перепада давления в турбине 32 турбобура 6.

При осевом движении вниз составного штока 15 заплечики 26 после прохождения холостого хода Б выходят из зацепления с породоразрушающими элементами 21, а эаплечики,27 отклоняют их в рабочее положеиие.

Бурение в твердом грунте за пределами наружного диаметра направления 1 ведется до проектной глубины.

После чего верхняя съемная часть 16 составного штока 15 извлекается овершотом, а взамен сбрасывается съемная пробка 38 (фиг.5) и дальнейшее бурение ведется при нахождении породоразрушающих элементов 21 в сложенном положении до установки баш5 мака 8 на забой 9 и далее на глубину, необходимую для разъединения байонета 10 (фиг.З) и извлечения устройства из скважины.

Применение изобретения позволяет исключить илоотделяющую колонну и тем самым сократить время на установку направления в чередующихся по механическим свойствам грунтах.

1. Способ установки направления морской скважины в перемежающихся

2() по механическим свойствам грунтах, заключающийся в спуске направления на бурильных трубах с одновремениьм бурением под него пилотным долотом и раздвижным расширителем, о т л ич а ю шийся .тем, что, с целью упрощения конструкции скважины и сок- . ращения затрат времени на установку направления, бурение в рыхлых и твердых грунтах осуществляется за один рейс: в рыхлых грунтах — в пределах внутреннего диаметра направления, а в твердых — за пределами наружного диаметра направления.

2. Устройство для установки направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах, включающее пилотное долото, раздвижной расширитель, гидравлический забойный двигатель с полым валом, составной штоК, о т л и ч а ю щ е е с я

40 тем, что верхняя часть составного .штоКа выполнена съемной, снабжена подвижной в осевом направлении втулкой с конической посадочной поверх-. ностью для взаимодействия с полыч

45 валом и наконечником. с посадочной поверхностью для взаимодействия с нижней частью штока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Method speeds conductor setting

ope ration — "Wor.ld oil", 1978, ди!.у, р. 82.

2. Compos! t Catalog of oi l f i e ld

egu i pmen t and se rv i ce. 1976-1977, v. 1,.

55 р. 177.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 578421, кл. E 21 В 9/26, 19 8.

876946 иг.

Тираж 630 Подписное

ВНИИПИ -Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 9543/44

Филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель В. Родина

Редактор Е. Лушникова Техред М.Голинка Корректор Г. Огар