СПОСОБ РАСШИРЕНИЯ И КАЛИБРОВАНИЯ СТВОЛА СКВАЖИНЫ Российский патент 2015 года по МПК E21B10/26 

Изобретение относится к способам расширения - увеличения диаметра и калибрования ствола скважины.

Известен способ расширения и калибрования скважины с помощью алмазных коронок и/или алмазных расширителей с использованием принципа истирающего действия (Рябчиков С.Я., Храменков В.Г., Брылин В.И. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин: Томский политехнический университет - Учебное пособие. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010. - 494 с. - стр.39-45, 48-50).

К недостаткам данного способа можно отнести:

- отсутствие центрации по заранее пробуренному стволу скважины, что обуславливает отклонение от профиля скважины;

- беспорядочное расположение алмазов в матрице затрудняет прогнозирование съема породы со стенок скважины;

недостаточно надежное закрепление алмазов в матрице, что приводит к их выпадению в процессе работы и преждевременному износу инструмента.

Известен способ расширения и калибрования скважины шарошечным долотом и/или шарошечным расширителем режуще-скалывающего, дробящего и дробяще-скалывающего действия (Рябчиков С.Я., Храменков В.Г., Брылин В.И. Технология и техника бурения геологоразведочных и геотехнологических скважин: Томский политехнический университет - Учебное пособие. - Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010. - 494 с. - стр.45-47, 48-50).

Недостатками данного способа является:

- как и у предыдущего аналога, отсутствие центрации по заранее пробуренному стволу скважины, что обуславливает отклонение от профиля скважины;

- высокий уровень вибраций, так как применяемый шарошечный инструмент представляет собой инструмент дробяще-скалывающего действия;

- снижение стойкости инструмента из-за наличия в опорах шарошек подшипников с телами качения, скольжения или комбинированных, так как возможно возникновение заклинок;

- низкие эксплуатационные показатели - износостойкость и механическая скорость бурения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по принципу действия, является выбранный в качестве ближайшего аналога способ расширения и калибрования ствола скважины, с помощью инструмента, содержащего шарошки, включающего полый корпус с промывочным каналом вдоль оси инструмента и промывочным отверстием на торце, нижняя часть корпуса имеет торцевую и боковые поверхности, а верхняя хвостовая часть устройства имеет форму цилиндра, оканчивающегося резьбой, причем нижняя часть корпуса состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части, на боковой поверхности которой выполнены промывочные каналы, и расширяющей части (патент РФ RU 2276246, C2, 10.05.2006, всего 12 с.: п.1 формулы, фиг.2).

Использование данного изобретения позволило решить проблему центрации инструмента в стволе скважины и исключить отклонения от направления заранее пробуренного ствола, однако же, ему присущи все остальные вышеперечисленные недостатки шарошечного инструмента.

Задача изобретения заключается в разработке способа расширения и калибрования ствола скважины, при реализации которого улучшаются эксплуатационные показатели (проходка на долото и механическая скорость).

Поставленная задача решается тем, что расширение и калибрование ствола скважины производят с помощью инструмента режуще-скалывающего действия - долота, включающего полый корпус с промывочным каналом вдоль оси инструмента и промывочным отверстием на торце, нижняя часть корпуса имеет торцевую и боковые рабочие поверхности, армированные вооружением, а верхняя хвостовая часть устройства имеет форму цилиндра, оканчивающегося резьбой, причем нижняя часть корпуса состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части, на боковой поверхности которой выполнены промывочные каналы и расширяющей лопастной части, имеющей форму цилиндра большего диаметра, в межлопастном пространстве которой размещены промывочные отверстия.

На торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса может быть выполнен промывочный канал.

В качестве вооружения могут быть использованы резцы из твердосплавного материала, и/или алмазные PDC резцы, и/или резцы из твердосплавного материала, импрегнированного алмазной крошкой.

На торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса в качестве вооружения предпочтительнее использование твердосплавных резцов.

Боковая рабочая поверхность пилотной центрирующей части нижней части корпуса может быть усилена вставками из любого износостойкого материала (PDC, твердый сплав, твердый сплав с импрегнированной алмазной крошкой и т.д.).

На расширяющей лопастной части нижней части корпуса в качестве вооружения предпочтительнее использование алмазных PDC резцов, гораздо менее склонных к истиранию.

Расширяющая лопастная часть нижней части корпуса может быть усилена вставками из любого износостойкого материала (PDC, твердый сплав, твердый сплав с импрегнированной алмазной крошкой и т.д.).

Количество лопастей и резцов определяется геометрическими размерами и условиями работы, и должно обеспечивать максимальную эффективность процесса расширения ствола скважины.

При осуществлении способа - работе долота по расширению и калиброванию ствола скважины, благодаря имеющемуся на долоте вооружению происходит равномерное распределение нагрузки на каждую единицу вооружения и обеспечивается сплошной равномерный съем породы скважины, что значительно увеличивает ресурс работы долота (проходку на долото) и механическую скорость расширения и калибрования скважины. Для создания режущего действия требуется осевая нагрузка на порядок меньшая, чем для шарошечных долот при тех же или больших скоростях работы. Повышение механической скорости процесса расширения и калибрования также обусловлено наличием острой режущей кромки вооружения, низкой скоростью его износа и эффектом самозатачивания во время бурения.

Наличие вооружения на торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса дополнительно обеспечивает возможность разбуривания завалов и пробок, образованных разрушенной ранее породой.

Таким образом, приведенные выше сведения обеспечивают решение задачи, на выполнение которой направлено заявляемый способ, а именно, улучшение эксплуатационных показателей (проходки на долото, механической скорости).

В заявке приведены все средства, с помощью которых возможно осуществление способа.

Сущность технического решения поясняется чертежами долота специального в различных предпочтительных вариантах его реализации и его описанием.

На фиг.1, 3, 5 изображен вид снизу устройства в предпочтительных вариантах его реализации.

На фиг.2, 4, 6 изображен общий вид устройства в предпочтительных вариантах его реализации.

На фиг.2 устройство состоит из полого корпуса 1 с промывочным каналом расположенным внутри корпуса вдоль его оси (на фигурах не показан). Условно устройство делится на две части: армированная вооружением нижняя часть I и верхняя хвостовая часть II часть устройства в форме цилиндра, оканчивающегося резьбой. Нижняя часть устройства состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части Iа, и расширяющей лопастной части Iб, имеющей форму цилиндра большего диаметра. Пилотная центрирующая часть Iа с промывочным каналом 6 и промывочным отверстием 4 на торце армирована вооружением в виде твердосплавных (в данном варианте исполнения) резцов 2 на торце для разбуривания завалов и пробок, образованных разрушенной ранее породой. Расширяющая лопастная часть Iб предназначена для расширения и калибрования ствола скважины, выполнена в виде цельнофрезерованных (в данном варианте исполнения) лопастей армированных вооружением в виде резцов 3, в межлопастном пространстве выполнены промывочные отверстия 4. Боковая рабочая поверхность пилотной центрирующей части с промывочными каналами 6 и расширяющая лопастная часть нижней части корпуса усилена вставками 5 из износостойкого материала (в данном варианте исполнения).

Способ осуществляется следующим образом.

От трубы бурильной долоту передаются осевая сила и вращающий момент. Под действием этих сил долото резцами 3 внедряется в породу и разрушает ее. Поток буровой промывочной жидкости, выходя через промывочные отверстия 4, омывает забой и удаляет частицы разрушенной породы из призабойной зоны, одновременно с этим охлаждая резцы. Таким образом, долото углубляется в породу, и расширяет существующий ствол скважины. Пилотная центрирующая часть Iа нижней части корпуса центрирует долото по заранее пробуренному стволу скважины, исключая отклонение от заданного направления.

Конкретный пример реализации способа.

Способ расширения и калибрования ствола скважины с помощью долота в варианте исполнения, приведенном на фиг.1, 2 был апробирован при бурении скважины №1202 ИГ, партия «Сибайский филиал» ОАО «Башкиргеология», участок Вишневский. Работа по расширению и калибровке стенок скважины производилась в следующих породах: агломерато-глыбовых туфах андезитового состава и кварц-плагиоплазовых дацитах долотом производства ОАО НПП «Бурсервис» -BS-76/93 ED 613-001. Расширение 76 мм скважины до 93 мм. Показаны следующие результаты - механическая скорость 2,5 м/ч, максимальная проходка на долото 200 м, отклонений от первоначального профиля скважины нет.

В аналогичных условиях работы скорость расширения ствола скважины шарошечным долотом не превышала 0,8 м/ч, максимальная проходка на долото 13 м.

Изобретение относится к способам расширения - увеличения диаметра и калибрования ствола скважины. Техническим результатом является исключение отклонения от направления заранее пробуренного ствола и улучшение эксплуатационных показателей - проходки на долото и механической скорости. Способ расширения и калибрования ствола скважины осуществляется с помощью инструмента, включающего полый корпус с промывочным каналом вдоль оси инструмента и промывочным отверстием на торце, нижняя часть корпуса имеет торцевую и боковые поверхности, а верхняя хвостовая часть устройства имеет форму цилиндра, оканчивающегося резьбой, причем нижняя часть корпуса состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части, на боковой поверхности которой выполнены промывочные каналы, и расширяющей части. В качестве инструмента используется долото, нижняя часть корпуса которого имеет рабочие торцевую и боковые поверхности, армированные вооружением, а расширяющая часть нижней части корпуса оснащена лопастями и имеет форму цилиндра большего диаметра, в межлопастном пространстве которой размещены промывочные отверстия. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ расширения и калибрования ствола скважины с помощью инструмента, включающего полый корпус с промывочным каналом вдоль оси инструмента и промывочным отверстием на торце, нижняя часть корпуса имеет торцевую и боковые поверхности, а верхняя хвостовая часть устройства имеет форму цилиндра, оканчивающегося резьбой, причем нижняя часть корпуса состоит из имеющей цилиндрическую форму пилотной центрирующей части, на боковой поверхности которой выполнены промывочные каналы, и расширяющей части, отличающийся тем, что в качестве инструмента используется долото, нижняя часть корпуса которого имеет рабочие торцевую и боковые поверхности, армированные вооружением, а расширяющая часть нижней части корпуса оснащена лопастями и имеет форму цилиндра большего диаметра, в межлопастном пространстве которой размещены промывочные отверстия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса долота выполнен промывочный канал.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве вооружения долота использованы резцы из твердосплавного материала, и/или алмазные PDC резцы, и/или резцы из твердосплавного материала, импрегнированного алмазной крошкой.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на торцевой рабочей поверхности пилотной центрирующей части нижней части корпуса долота в качестве вооружения использованы твердосплавные резцы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что боковая рабочая поверхность пилотной центрирующей части нижней части корпуса долота усилена вставками из износостойкого материала.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, на расширяющей лопастной части нижней части корпуса долота в качестве вооружения использованы алмазные PDC резцы.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширяющая лопастная часть нижней части корпуса долота усилена вставками из износостойкого материала.