СПОСОБ ЛИКВИДАЦИИ ПРИХВАТОВ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА В СКВАЖИНАХ Российский патент 2005 года по МПК E21B31/00 E21B23/00 

Предлагаемое изобретение относится к области бурения скважин, а именно к способам ликвидации прихватов бурильного инструмента.

Известен способ ликвидации прихватов бурильного инструмента в скважинах [1], состоящий в том, что в случае возникновения прихвата бурильную колонну отворачивают (отсоединяют) от прихваченной ее части, поднимают наверх, затем спускают в скважину специальное устройство (ударного или вибрационного действия, например гидроударник или ясс), соединяют его с прихваченной частью труб, осуществляют процесс ликвидации прихвата, после чего освобожденный бурильный инструмент поднимают наверх, а только после этого продолжают процесс бурения скважины.

В указанном способе, взятом как аналог, имеются следующие основные недостатки:

1. требуется отворот бурильной колонны, подъем ее наверх, последующий спуск и опять подъем, что влечет за собой большие потери времени на ликвидацию прихвата;

2. нет гарантии, что отворот бурильной колонны произойдет в нужном месте, т.е. над местом прихвата (отворот производится влево при правосторонних резьбах, с помощью которых сочленяются трубы в бурильной колонне);

3. после ликвидации прихвата исключается возможность сразу продолжать процесс углубления скважины без подъема бурильной колонны для выброса аварийного устройства;

4. неудовлетворительная эффективность ударных систем при ликвидации прихватов, реализующих большую энергию в единичном импульсе, но с недостаточной частотой.

Известен пособ ликвидации прихватов бурильного инструмента [2], в котором используется противоприхватное устройство, включаемое в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и приводимое в действие при возникновении прихвата. Это устройство может быть разделено на две составные части, одну из которых (пассивную) в виде переводника с опорой включают в состав КНБК, а другую (активную) в виде шара оставляют наверху и в случае возникновения прихвата сбрасывают внутрь бурильной колонны, прокачивают вниз до сочленения обеих частей, а затем запускают устройство в работу за счет прокачки жидкости через него.

Данное устройство по совокупности признаков является наиболее близким техническим решением к заявленному способу и поэтому принято нами за прототип.

К недостаткам прототипа относится то, что данное устройство представляет собой гидровибратор, возбуждающий поперечные колебания труб в бурильной колонне, т.е. специализирован на ликвидации прихватов первого рода, связанных с прилипанием труб к стенкам скважины, тогда как для других видов прихватов эффект ликвидации достигается за счет продольных колебаний или продольных силовых импульсов при натяжении бурильной колонны.

Целью предлагаемого изобретения является повышение аварийной надежности противоприхватных устройств, применяемых в составе компоновки низа бурильной колонны при бурении, повышение эффективности их действия и обеспечение возможности продолжения процесса бурения скважины без подъема бурильного инструмента после ликвидации прихвата.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе ликвидации прихватов бурильного инструмента в скважинах, который реализуется путем использования противоприхватных устройств, включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и приводимых в действие при возникновении прихвата с разделением устройства на составные части, одну из которых (пассивную) стационарно включают в состав КНБК, а другую (активную) оставляют наверху и в случае прихвата сбрасывают внутрь бурильной колонны, прокачивают вниз до сочленения обеих частей и затем запускают устройство в работу за счет прокачки жидкости через него, при этом пассивную часть устройств выполняют в виде опоры с подвижным конусом или встроенного эластичного гнезда с калиброванным отверстием, а активную часть устройств выполняют в виде втулки или шаров, причем после ликвидации прихвата прокачку жидкости не прекращают и, не поднимая инструмент из скважины, продолжают процесс бурения.

Примеры противоприхватных устройств, применяемых в заявляемом способе.

На фиг.1 а,б,в показаны, по крайней мере, три вида противоприхватных устройств, с помощью которых реализуется предлагаемый способ.

Шаровой гидровибратор (а) состоит из переводника, включаемого в состав КНБК и имеющего внутри лепестковую опору. Шар-ударник находится наверху и при необходимости сбрасывается в колонну труб и доставляется вниз потоком жидкости или в результате свободного падения. При посадке на опору шар-ударник за счет прокачки жидкости и ускорения ее в щели между шаром и трубой совершает поперечные колебания и производит удары по трубе. Таким образом, в колонне возбуждаются высокочастотные поперечные колебания, которые способствуют отрыву прихваченных труб от стенок скважины.

Конусный гидропульсатор (б) состоит из переводника, включаемого в состав КНБК и имеющего внутри опору с подвижным конусом, направленным навстречу потоку. Втулка (составная часть гидропульсатора) находится наверху и при необходимости сбрасывается в колонну труб и доставляется вниз потоком жидкости. При сочленении с забойной частью за счет прокачки жидкости гидропульсатор возбуждает в колонне труб высокочастотные (до 3 Кгц) продольные колебания, которые способствуют ликвидации прихвата, например, при затяжке сальника над долотом.

Гидроимпульсатор (в) состоит из переводника, включаемого в состав КНБК и имеющего внутри встроенное эластичное гнездо с калиброванным отверстием, через которое выстреливаются шары. Шары в свою очередь находятся наверху и в случае прихвата сбрасываются внутрь бурильной колонны и прокачиваются вниз. При попадании их в гнездо давление в колонне повышается, колонна растягивается в пределах упругости, а после выстреливания шара сокращается и таким образом возбуждаются ее продольные колебания с большой амплитудой. Последнее является эффективным при ликвидации прихватов, связанных с завалом труб обрушающейся со стенок скважины породой.

Во всех приведенных вариантах реализации предлагаемого способа ликвидации прихватов имеется возможность после освобождения прихваченных труб, не поднимая бурильный инструмент, продолжать процесс бурения. В зарубежных и отечественных аналогах, где яссы и ударники используются в составе КНБК, такой возможности нет. Последнее может привести к аварийной ситуации в скважине. В нашем способе, где противоприхватное устройство расчленяется на две составные части, самопроизвольное включение в работу исключается, т.е. устройство может работать только в сборе.

Кроме того, яссы и ударники сообщают прихваченной части колонны мощные, но редкие удары [1]. Это часто приводит к разрывам резьбовых соединений и тем самым усугубляет аварийную ситуацию в скважине.

Яссы и гидроударники передают большой силовой импульс на прихваченную часть труб, чтобы обеспечить сдвиг по всей длине прихвата, но этого бывает недостаточно для разрыва сальника или глинистой корки, а в случае завала труб может уплотнить дисперсную массу и тем самым усугубить условия прихвата. Целесообразнее использовать механическую энергию в виде высокочастотных колебаний, передаваемых на прихваченные трубы, с постоянной накачкой ее от действующего источника (погруженного вибратора, установленного над местом прихвата). При возбуждении продольных или поперечных колебаний с большой частотой глинистая масса, находящаяся в контакте между трубами и стенками скважины, подвергается расслаблению, т.к. структурные связи, обусловленные молекулярным взаимодействием частиц, не успевают восстанавливаться. В результате этого происходит постепенное ослабление усилия прихвата до окончательного освобождения труб.

И, наконец, яссы и гидроударники имеют, как правило, сложную конструкцию, включающую десятки деталей и, стало быть, низкую надежность, поскольку отказ одной из деталей влечет за собой потерю работоспособности инструмента в целом. Это положение о надежности противоприхватных устройств, применяемых в составе КНБК при бурении, имеет принципиальное значение, т.к. условия работы бурильного инструмента в скважинах являются наиболее жесткими. Устройства, задействованные в предлагаемом способе, наиболее удовлетворяют этим условиям.

Источники информации

1. Справочник инженера по бурению (том II). - М.: Недра, 1973, с. 75-82.

2. SU 953183, 1982.

Изобретение относится к области бурения скважин и предназначено для ликвидации прихватов бурильного инструмента. Способ включает использование противоприхватных устройств. Устройства разделяют на две составные части. Пассивную часть выполняют в виде опоры с подвижным конусом или встроенного эластичного гнезда с калиброванным отверстием. Активную часть выполняют в виде втулки или шаров. Пассивную часть стационарно включают в состав компоновки низа бурильной колонны. Активную часть оставляют наверху и сбрасывают внутрь в случае прихвата, далее прокачивают вниз до сочленения обеих частей. После ликвидации прихвата продолжают процесс бурения, не поднимая инструмент из скважины. Повышается аварийная надежность и эффективность. 1 ил.

Способ ликвидации прихватов бурильного инструмента в скважинах путем использования противоприхватных устройств, включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК) и приводимых в действие при возникновении прихвата с разделением устройства на две составные части, одну из которых (пассивную) стационарно включают в состав КНБК, а другую (активную) оставляют наверху и в случае прихвата сбрасывают внутрь бурильной колонны, прокачивают вниз до сочленения обеих частей и затем запускают устройство в работу за счет прокачки жидкости через него, отличающийся тем, что пассивную часть устройства выполняют в виде опоры с подвижным конусом или встроенного эластичного гнезда с калиброванным отверстием, а активную часть устройства выполняют в виде втулки или шаров, причем после ликвидации прихвата прокачку жидкости не прекращают и, не поднимая инструмент из скважины, продолжают процесс бурения.