Компоновка низа бурильной колонны

Компоновка низа бурильной колонны

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик ((()802507, (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.01.79 (21) 2717965/22-03 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М, К, Е 21 В 17/00

Гееударстееннв|й кемитет

СССР ао делан изебретений и открытий

Опубликовано 07.02.81. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 15.02.81 (53) УДК 622.24.05 (088.8) Б. Ф. Сафонов, К. М. Солодкий, А Ф. Федоров, . яев, А. Г. Калинин, А. С. Повалихин, И . Николае и Г. (.,ем ,(„Р() | Р1

Всесоюзный ордена Трудового Красного Зн ени ца .чно- ";,(-; ц, исследовательский институт .м, ровой т и " | = -, (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

Изобретение относится к буровой технике, а именно к техническим средствам для предупреждения искривления ствола скважины преимущественно при роторном способе бурения.

Известно устройство низа бурильной колонны (СТД) для турбинного бурения с одновременным вращением устройства ротором содержащий долото, турбобур, эксцентрично расположенный в стволе скважины и калибраторы, один из которых установлен над долотом, а другой — над турбобуром (1).

В процессе бурения вращение указанного устройства. ротором приводит к движению

его вокруг оси ствола скважины, что позволяет менять направление поперечной составляющей вектора силы, приложенной к долоту, и сводить к минимуму ее влияние на процесс искривления ствола скважины.

Однако эксцентричное положение нагрузки к его верхнему концу приводит к перекосу калибраторов в стволе скважины и дополнительной деформации устройства.

Известен калибратор, включающий корпус и калибрующ.:е элементы с установленными между ниъ;и упругими звеньями (2).

Благодаря тому, что в процессе калибрования оба конца калибрующего элемента и его средняя часть одновременно взаимодействуют со стенкой скважины, достигается более равномерное распределение нагрузки по рабочей поверхности калибрующего элемента и практически равномерный ее износ, что повышает долговечность работы калибратора и уменьшает боковое подбуривание ствола скважины.

Известна компоновка низа бурильной колонны для роторного бурения, включающая долото, утяжеленную бурильную трубу (УБТ) с верхним и нижним калибраторами, каждый из которых состоит из корпуса и калибрующих элементов (3) .

Недостатком указанной компоновки является возможность вращения УБТ вокруг собственной оси в процессе бурения, а также перекос калибраторов в стволе скважины вследствие изгиба бурительной колонны. зт Вращение УБТ вокруг собственной оси обуславливает постоянное направление поперечной составляющей вектора силы. приложенной к долоту (плоскости изгиба УБТ), 802507

5$ что является одной из причин отклонения ствола скважины от вертикали.

Перекос калибраторов вызывает интенсивное боковое подбуривание ствола скважины верхней и нижней кромками калибрующей поверхности, что приводит к перекосу компоновки и отклонению скважины от вертикали.

Цель изобретения — предупреждение искривления ствола скважины при использовании калибраторов с упругими звеньями.

Указанная ц ль достигается тем, что каждый калибратор снабжен упорами, установленными между его корпусом и калибрующими элементами и расположенными напротив упругих звеньев в диагональ1 ных секторах, образованных двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через середину калибратора, причем упоры и упругие звенья одного калибратора относительно другого расположены зеркально.

Компоновка низа бурильной колонны схематично показана на чертеже.

Компоновка низа бурильной колонны состоит из долота 1, утяжеленной бурильной трубы (УБТ) 2, верхнего и нижнего калибраторов, установленных на концах УБТ.

С корпусом 3 каждого калибратора с помощью шарнира 4 соединены калибрующие элементы 5, а между корпусом 3 и калибрующими элементами 5 расположены упругие звенья 6 и упоры 7. При этом упоры 7 и упругие звенья 6 размещены в диагональных секторах, образованных двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через середину калибратора. Упоры и упругие звенья одного калибратора относительно другого расположены зеркально.

Устройство соединяется с вышерасположенной бурильной колонной 8 через корпус верхнего калибратора.

Компоновка работает следующим образом.

При приложении осевой нагрузки на долото устройство находится под действием собственного веса и веса сжатой части бурильной колонны, расположенной над устройством. Если длина сжатой части бурильной колонны достигает критического значения, колонна теряет устойчивость. При этом нижний конец колонны, соединенный с верхним калибратором устройства, может повернуться совместно с корпусом калибратора либо в направлении упоров 7, либо в направлении упругих звеньев 6.

Первое направление движения соответствует повороту против часовой стрелки, а второе — по часовой стрелке.

Движению в первом направлении препятствуют упоры, которые создают жесткое закрепление нижнего конца бурильной колонны 8. Повороту нижнего конца бурильной колонны по часовой стрелке препятствуют упругие звенья 6 верхнего калибратора, î го г$ зо

З5

so жесткость которых выбирается много меньше жесткости УБТ устройства. По этой причине закрепление нижнего конца бурильной колонны, соединяемого с верхним калибратора устройства, является упругим, и поворот нижнего конца бурильной колонны происходит по часовой стрелке, так как в этом случае требуется меньшая затрата энергии на изгиб бурильной машины.

Поскольку нижний конец бурильной колонны 8 соединен через корпус 3 верхнего калибратора с УБТ 2 устройства, верхний конец УБТ повернется также по часовой стрелке. Нижний конец УБТ повернется в плоскости чертежа против часовой стрелки, поскольку упоры 7 и упругие звенья 6 верхнего и нижнего калибраторов относительно друг друга расположены зеркально. При повороте устройства на 180 направление изгиба меняется на противоположное.

В случае приложения к устройству крутящего момента положение упоров 7 и упругих звеньев 6 за каждую половину оборота устройства меняется на противоположное.

При этом возможны два вида движения

УБТ вЂ” вокруг собственной оси и вокруг оси ствола скважины.

Вращение вокруг собственной оси УБТ связано с приложением за каждый оборот изгибающего момента к нижнему концу бурильной колонны 8 для преодоления упругих сил деформации, т. е. дополнительными энергетическими затратами. По этой причине при вращении устройства в стволе скважины будет реализовываться тот вид движения, при котором затрачивается минимум энергии, т. е. движение УБТ вокруг оси ствола скважины.

В результате этого суммарное значение поперечной составляющей силы, приложенной к долоту, за один оборот в вертикальном стволе скважины будет равно нулю, а шарнирное соединение 4 между калибрующими элементами 5 и корпусом калибратора

3 обеспечивает равномерное распределение давления по площади контакта элемента (возможность применения высоких осевых нагрузок на долото ) и ствола скважины, сводит к минимуму боковое подбуривание скважины, а следовательно, перекос устройства в процессе бурения.

Таким образом, конструкция устройства создает условия для предупреждения искривления ствола скважины и получения высоких скоростных показателей бурения.

Экономический эффект от применения данного устройства получается за счет проводки ствола скважины, близкого к вертикали, т. е. за счет улучшения качественных показателей (отсутствие резких перегибов ствола скважины, отсутствие работ по кор-рекции направления скважины в пространстве, улучшение условий последующей ее эксплуатации и т. д.) при высоких техникоэкономических показателях бурения.

802507

Состав тель В. Родина

Редактор Ж. Рожкова Техред А. Бойкас Корректор Ю. Макаренко

Заказ 10232/39 Тираж 638 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Филиал ППП .«Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Формула изобретения

Компоновка низа бурильной колонны, содержащая долото, утяжеленную бурильную трубу с верхним и нижним калибраторами, каждый из которых состоит из корпуса и калибрующих элементов, отличающаяся тем, что, с целью предупреждения искривления ствола скважины при использовании калибраторов с упругими звеньями, каждый калибратор снабжен упорами, установленными между его корпусом и калибрующими элементами и расположенными напротив упругих звеньев в диагональных секторах, образованных двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через середину калибратора, причем упоры и упругие звенья одного калибратора относительно другого расположены зеркально.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Беляев В. М. и др. Компоновки нижней части бурильной колонны. М., ВНИИОЭНГ, 1972, с. 23.

2. Авторское свидетельство СССР по за î явке № 2523707, кл. Е 21 В 9/02, 1977.

3. Беляев В. М. и др. Компоновки нижней части бурильной колонны, М., ВНИИОЭНГ, 1972, с. 22.