УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1994 года по МПК E21B7/10 

Изобретение относится к техническим средствам для бурения вертикальных скважин.

Известно устройство уменьшения искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней резьбой верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности [1] .

Данное устройство не обеспечивает надежной работы по снижению искривления скважин.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для уменьшения интенсивности естественного искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней резьбой верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными и наклонными стенками, свободно установленную подпружиненную трубу с ответной переводникам торцовой поверхностью, образующей с торцами переводников зазор [2] .

Недостатком данного устройства является невозможность приложения вибрационных нагрузок, что сужает функциональные возможности устройства и снижает эффективность его применения.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Это достигается тем, что известное устройство для уменьшения естественного искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными наклонными стенками, свободно установленную подпружиненную наружную трубу с ответной торцовой поверхностью, образующей с торцами переводников зазор, наклонные стенки профильных поверхностей наружной трубы и переводников выполнены с наклоном в сторону вращения, снабжено штырями со сферической головкой, установленными на торцовой поверхности трубы с возможностью взаимодействия с одной из наклонных стенок профильной поверхности переводников.

На фиг. 1 показано описываемое устройство в исходном положении (при бурении скважины); на фиг. 2 - то же, в рабочем положении (при ликвидации прихвата наружной трубы); на фиг. 3 - положение устройства в момент ликвидации прихвата наружной трубы приложением вибрационных нагрузок, направленных вниз; на фиг. 4 - то же, в момент приложения вибрационных нагрузок, направленных вверх.

Устройство состоит из внутренней трубы 1, связанных с ней резьбой верхнего 2 и нижнего 3 переводников и свободно установленной подпружиненной наружной трубы 4. Переводники 2 и 3 имеют на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными и наклонными стенками, а на торцах наружной трубы выполнена ответная переводникам поверхность. Эти поверхности выполнены с возможностью получения вибрационных нагрузок при вращении колонны бурильных труб, соединенной с внутренней трубой 1. Возможно несколько видоизменений профильных поверхностей. Например, профильные поверхности могут иметь одну вертикальную и одну наклонную стенки с наклоном их в сторону вращения. Возможен вариант, когда в переводниках 2 и 3 наклонные стенки выполнены с наклоном в сторону вращения, а в прилегающих торцах наружной трубы 4 установлены штыри 5 и 6 со сферическими головками с возможностью взаимодействия в рабочем положении с одной из наклонных стенок профильной поверхности переводников 2 и 3. Внутри средней части наружной трубы 4 имеется буртик 7.

Профильные поверхности переводников 2 и 3 имеют впадины 8 и 9 и выступы 10 и 11. Наружная поверхность переводников 2 и 3 выполнена ступенчатой и их ступень 12 (13) меньшего диаметра служит центратором наружной трубы 4. Между прилегающими торцами переводников 2 и 3 и буртиком 7 трубы 4 установлены подпружиненные с помощью пружин 14 и 15 подшипники 16 и 17 и кольца 18 и 19.

Устройство в сборе устанавливается над буровым наконечником на бурильных трубах 20 (см. фиг. 2).

Устройство работает следующим образом.

В процессе бурения наружная труба 4 играет роль жесткого центратора (см. фиг. 1 и 2), являющегося стабилизатором направления скважины. Так как между наружной трубой 4 и переводниками 2 и 3 имеется осевой зазор, между трубами 1 и 4 - радиальный зазор, то наружная труба 4 не подвергается воздействию осевых нагрузок и ей не передается крутящий момент. Таким образом, наружная труба 4 в процессе бурения не изгибается и не вращается.

В случае прихвата наружной трубы 4 устанавливают при какой осевой нагрузке (сжимающей или растягивающей) нужно вести работы по ликвидации прихвата. Если труба 4 заклинена в процессе подъема колонны бурильных труб 20, то вначале пытаются на трубу 4 создать нагрузку вниз разгрузкой части веса колонны 20, например 2 тс. При этой нагрузке вводят в зацепление торец переводника 2 с верхним торцом трубы 4, после чего ее пытаются провернуть приложением расчетного момента. Если эти работы не приносят успеха, то пытаются перестроить режим работы устройства на вибрационный. Для этого разгружают колонну 20 так, что сжимают пружину 14 и дополнительно передают на трубу 4 сжимающую нагрузку, например 100 кгс. При этой нагрузке начинают вращать бурильную колонну 20, например, со скоростью 20 об/мин. Если устройство имеет четыре профильные поверхности, то при этом инструмент совершает 80 вибраций в минуту. Если шесть профильных поверхностей - 120 вибраций в минуту. При скорости вращения 60 об/мин количество вибраций будет соответственно 240 и 360 в минуту. Изменяя осевую нагрузку, изменяют величину возмущающих осевых усилий. Таким образом подбирают рациональный режим работы устройства и работают им до тех пор, пока не ликвидируется прихват наружной трубы 4.

В ряде случаев наружная труба 4 оказывается прихваченной при спуске бурильной колонны 20. В этом случае к колонне 20 прикладывают дополнительную растягивающую нагрузку и работы проводят в том же порядке, что приведено выше для прихвата в момент подъема. После ликвидации прихвата труба 4 под действием сил упругости пружин 14 и 15 подается на прежнее место. При этом наружная труба 4 вновь выполняет роль жесткого стабилизатора направления скважины.

Применение устройства повышает эффективность строительства скважин за счет снижения интенсивности естественного искривления их стволов, особенно в сложных горно-геологических условиях, когда бурение ведется при высокой степени естественного искривления скважин. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1008400, кл. Е 21 В 7/10, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР N 1564320, кл. Е 21 В 7/10, 1990.

Использование: для бурения вертикальных скважин. Сущность изобретения: устройство включает внутреннюю трубу с переводниками по концам и свободно расположенную между ними подпружиненную наружную трубу. Обращенные друг к другу торцы переводников и торцы наружной трубы имеют профильные поверхности с выступами, образованными прямыми и наклонными в сторону вращения стенками. В случае прихвата наружной трубы бурильную колонну разгружают и вводят в зацепление торцы переводника и наружной трубы. Поворачивают бурильную колонну и вводят в зацепление профильные поверхности и при проскальзывании наклонных поверхностей друг относительно друга создается вибрационный режим для ликвидации прихвата. Для увеличения эффекта на торцовой поверхности трубы установлены штыри со сферической головкой. 1 з. п. ф-лы, 4 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ЕСТЕСТВЕННОГО ИСКРИВЛЕНИЯ СКВАЖИН, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней резьбой верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными и наклонными стенками, свободно установленную подпружиненную наружную трубу с ответной переводникам торцевой поверхностью, образующей с торцами переводников зазор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, наклонные стенки профильных поверхностей наружной трубы и переводников выполнены с наклоном в сторону вращения. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено штырями со сферической головкой, установленными на торцевой поверхности трубы с возможностью взаимодействия в рабочем положении с одной из наклонных стенок профильной поверхности переводников.