Устройство для бурения скважин

Устройство для бурения скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

11Ц 6I3072

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30,01.76 (21) 2320035/22-03 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.06.78. Бюллетень ¹ 24 (45) Дата опубликования описания 06.06.78 (51) М. Кл.2 Е 21В 7/00

Е 21В 17/06

Е 21В 3/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР по селам иввбретений и вт«рытир (53) УДК 622.24,053 (088.8) 1

f

Э. А. Акопов, Ю. С. Васильев и Э. П. Кайданов(72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Всесоюзный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра.

Известно устройство для бурения ск. :ажип большого диаметра, включающее долото, забойный двигатель, установленный над ним расширитель и колонну бурильных труб (1).

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает полного выноса выбуренной породы на поверхность и не всегда сохраняет вертикальным ствол скважины, что приводит к постоянной повышенной аварийной ситуации в скважинах большого диаметра.

Наиболее близким к изобретению из известных является устройство для бурения сква>кин, включающее долото и утя>келитель, установленный над ними с возможностью вертикальных перемещений относительно долота (2).

Недостатком известного устройства язляется то, что его утяжелитель, выполненный в виде не связанных между собой трубчатых элементов, масса которых увеличивается от нижнего к верхнему, способствует возникновению высоких ударных нагрузок, приводящих к преждевременному разрушению долота.

Применение утяжелителя пз лсгких трубчатых элементов способствует повышеншо эффективности работы устройства прп ликвидации затяжек бурильной колонны и расширении желоба в скважине.

Целью изобретения является повышени эф5 фективностп бурс11ия путем снижения излишней динамической нагрузки на до 10TQ, снижения вероятности затяжек с:1аряда Ii интенсификации промывки сква>1 пll! 1.

Это достигается тем, iTo устройство снаб10 жено кольцевой вт лкой, размещенной между долотом и нижним торцом утяжслптеля и выполненной с радиалы ымп îTâåðcTI. ëми, пл", щадь которых уменьшается сверху вниз, причем нижний торец > тяжслптеля выпол1; ll с

15 выступом для перекрытия радиальных о-:перстнй, а наружная поверхность — с кольцспымп конусными проточками, копусные части которых напраглены в протпвоположныс стороны чередующимися участк",>lil.

20 На чертеже изображено предлагаемое . сгройство.

VcTpoHcTBo cocTo1iT I13 Qo IoTa 1, 1 . которо;,t> при помощи псреводнпка 2 прпсоедш ен забойный двигатель 3. На наружной повсрхпо25 сти двигателя установлен утяжелптель 4 (всcoN более 5 т), пме1ощпй Boaìo>êlloñòl вертикальных персмещепий относителы1о долота.

На переводнике 2, под нижним торцом утя30 желителя 4, размещeila кольцевая втулка 5, 613072

50 выполненная с радиальными отверстиями 6, площадь которых уменьшается сверху вниз.

Нижний торец утяжелителя 4 выполнен с выступом для перекрытия радиальных отверстий во втулке, а его наружная поверхность — с кольцевыми конусными проточками 7 и 8, конуспые части которых направлены в противоположные стороны чередующимися участками.

Между забойным двигателем 3 и верхней частью утяжелителя 4 размещены шпонка 9 и шламособирающие секции 10, а на расстоянии, несколько большем их длины, над утяжелителем на бурильных трубах установлен центратор 11.

Бурение скважин предлагаемым устройством осуществляют следующим образом.

Спуск его в скважину производят на бурильных трубах, по без УБТ. (Желательно колонну труб компоновать целиком из алюминиевых труб.) Спуск прекращают за 5—

10 м до верхней границы забойного осадка.

Затем включают насосы и запускают забойный двигатель 3. После промывки скважины в течение 20 — 30 мин медленно опускают устройство на забой с осевой нагрузкой, равной весу инструмента. При контакте и перекатывании шарошек долота 1 по забою возникают высоко- и низкочастотные колебания, которые вызывают продольные колебания утяжелителя 4 и периодическое его отскакивание от торцовой поверхности переводника 2.

Во время падения утяжелителя вниз долоту передается сосредоточенная нагрузка (от

300 до 150000 кг). Так как эта нагрузка велика и может привести к поломке долота 1, ее необходимо демпфировать. Степень демпфирования должна быть разной и регулируемой в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых горных пород. Для демпфирования ударных нагрузок, возникающих при работе устройства, оно снабжено кольцевой втулкой 5 с радиальными отверстиями 6, а наружная поверхность утяжелителя выполнена с кольцевыми копусными проточками 7 и 8.

Выбуренная порода, которая не может быть вытеснена жидкостью при промывке к устью скважины, улавливается шламособирающими секциями 10. Таким образом, продольные колебания толстостенного утяжелителя 4 происходят в промывочной жидкости, о чищенной от внутренней породы, т. е. без дополнительных потерь энергии.

Центрирование бурильной колонны относительно оси скважины осуществляется при помощи центратора 11, а крутящий момент утяжелителю от бурильных труб передается при помощи шпонки 9.

В случае заклинки утяжелителя 4 посторонним предметом, например упавшей в скважину кувалдой, бурение продолжают до тех пор, пока нижний торец центратора 11 не коснется заклиненного утяжелителя. После этого появится возможность расходить инструмент на величину свободного хода между центратором и утяжелителем. При этом переменными ударами по утяжелитслю 4 сверху и снизу его освобождают от заклинки.

Благодаря отличительным особенностям предлагаемого устройства на его долото будет действовать высоко- и низкочастотная нагрузка (от 300 до 150000 кг), которая способствует не разрушению его, а повышению механической скорости бурения и формированию вертикального ствола скважины методом отвеса. Кроме того, при использовании предлагаемого устройства сокращается степень засоренности призабойной зоны выбуренной породой и облегчается освобождение инструмента при его заклинке.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее долото и утяжелитель, установленный над ним с возможностью вертикальных перемещений относительно долота, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем снижения излишней динамической нагрузки на долото, снижения вероятности затяжек снаряда и интснсификации промывки скважины, оно снабжено кольцевой втулкой, размещенной между долотом и нижним торцом утяжелителя и выполненной с радиальными отверстиями, площадь которых уменьшается сверху вниз, причем нижний торец утяжелителя выполнен с выступом для перекрытия радиальных отверстий, а наружная поверхность — с кольцевыми конусными проточками, конусные части которых направлены в противоположные стороны чередующим ися уч астк ам и.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Беляев В. М. Компановки нижней части бурильной колонны. ВНИИОЭНГ, М., 1972.

2. Авторское свиде".сльство СССР МО 447496, кл. E 21В 17/00, 1972.

613072 — —,4 с Р

Составитель В. Родин

Текред А. Каыышникова

Корректор P. Беркович

Редактор Г. Лаковая

Подписное

Заказ 1133 1 Изд. ¹ 490 Тираж 734

НГ10 Государственного когаитета Совета Министров СССР по делан нзобрстсиий il открытии

113035, Москва,,К-35, Ратшская наб., д. 4, 5

Типография, llj). Сапунова, 2