Прорабатывающий башмак обсадной колонны Российский патент 2023 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к области строительства скважин и предназначено для оборудования низа обсадной колонны с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород.

Известен прорабатывающий башмак промежуточной колонны (патент RU № 2784090, МПК Е21В 37/00, опубл. 23.11.2022), включающий полый корпус с цилиндрической частью с присоединительной резьбой сверху для соединения с обсадной колонной, снабженный нижним и боковыми промывочными отверстиями, и лопастями. Торцевая часть башмака для ее полного разбуривания выполнена вогнутой внутрь, а направляющая часть башмака снаружи снизу выполнена радиусной. На вогнутой внутрь поверхности и радиусной направляющей поверхности выполнены пазы таким образом, что рабочие поверхности припаянных в пазах твердосплавных резцов установлены на одном уровне с рабочей боковой поверхностью лопастей, при этом рабочая боковая поверхность лопастей армирована твердосплавной крошкой, башмак изготовлен из чугуна, а наружный диаметр по лопастям на 2-5 % меньше диаметра скважины.

Недостатками этого башмака являются:

- отсутствие лопастей на торцевой части башмака затрудняет разбуривание осыпающейся породы или шламовой пробки, что ведет к значительному увеличению времени разбуривания, как следствие к материальным затратам;

- укороченная длина цилиндрической части препятствует формированию эффективного диаметра ствола скважины, как следствие затрудненный спуск обсадной колонны.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является башмак прорабатывающий (патент RU № 2757839, МПК Е21В 37/00, опубл. 21.10.2021 г., бюл. № 30), включающий корпус с цилиндрической частью с присоединительной резьбой сверху для соединения с обсадной колонной, снабженный боковыми промывочными отверстиями и лопастями в нижней части. Корпус выполнен полым с нижней частью в форме конусообразного наконечника и снабжен центральным промывочным отверстием. Центральное и боковые промывочные отверстия направлены вниз, конусообразный наконечник оснащен как минимум тремя лопастями, выполненными прямыми или винтовыми и имеющими плоскую форму. Лопасти по всей поверхности равномерно оснащены плоскими твердосплавными зубками, размещенными на одном уровне с поверхностью лопасти, длина лопасти составляет 0,3-0,5 длины цилиндрической части корпуса. Башмак изготовлен из легко разбуриваемого материала и его диаметр по лопастям не превышает величину эффективного диаметра ствола скважины.

Недостатками этого башмака являются:

- низкая скорость разбуривания обусловленная отсутствием лопасти в центре торцовой части, а также применением дюралюминия, который представляет из себя вязкий материал, налипающий на породоразрушающие элементы;

- недолговечность этого башмака из-за низкой прочности рабочих кромок лопастей, которые при разбуривании обвалившегося абразивного шлама теряют свою форму, как следствие, значительно снижается скорость проработки, а уменьшение диаметра приведет к непрохождению обсадной колонны;

- так как винтовые лопасти выполнены со смещением нижней части назад по ходу вращения относительно верхней части, шлам будет стремиться не вверх, а вниз, препятствуя очистке забоя.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание надежной и простой конструкции прорабатывающего башмака обсадной колонны, обеспечивающего высокую скорость проработки за счет лопастей корпуса выполненных до центра торцевой поверхности корпуса, долговечность конструкции за счет лопастей корпуса оснащённых твёрдосплавными вставками на рабочих торцах лопастей корпуса, а так же свободный спуск обсадной колонны за счет полной очистки ствола скважины и формирования эффективного диаметра.

Технические задачи решаются прорабатывающим башмаком обсадной колонны, включающим полый корпус из легко разбуриваемого материала в форме наконечника с промывочными отверстиями, цилиндрическую часть с присоединительной резьбой сверху.

Новым является то, что цилиндрическая часть с присоединительной резьбой сверху снабжена лопастями с плоскими твердосплавными зубками по всей поверхности равномерно на одном уровне с наружной поверхностью лопасти, а лопасти корпуса выполнены прямыми, оснащены твёрдосплавными вставками на рабочих торцах лопастей корпуса таким образом, что на следующей лопасти по ходу вращения твердосплавные вставки смещены относительно предыдущей, при этом корпус жестко зафиксирован относительно цилиндрической части, которая выполнена неразбуриваемой с проходным каналом, винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части вперед по ходу вращения относительно верхней части, при этом, как минимум одна из лопастей корпуса выполнена до центра торцевой поверхности корпуса, а длина цилиндрической части составляет 0,5-3,5 описанного диаметра по лопастям цилиндрической части.

На фиг. 1 показан общий вид прорабатывающего башмака промежуточной колонны.

На фиг. 2 показан прорабатывающий башмак с продольным разрезом.

На фиг. 3 показан вид А.

Прорабатывающий башмак промежуточной колонны включает полый корпус 1 (фиг. 1) из легкоразбуриваемого материала в форме наконечника с промывочными отверстиями 2, цилиндрическую часть 3 (фиг. 2) с присоединительной резьбой 4 сверху для соединения с обсадной трубой (на фиг. не показано) и лопастями 5 (фиг. 1) с плоскими твердосплавными зубками 6, расположенными по всей поверхности равномерно на одном уровне с наружной поверхностью. Лопасти 7 (фиг. 3) корпуса 1 (фиг. 2) выполнены прямыми и оснащены твердосплавными вставками 8 (фиг.1) на рабочих торцах 9 (фиг. 1 и 2) лопастей 7 таким образом, что на следующей лопасти 7 по ходу вращения твердосплавные вставки 8 смещены относительно предыдущих. Кроме этого, корпус 1 (фиг. 2) жестко зафиксирован относительно цилиндрической части 3, которая выполнена неразбуриваемой с проходным каналом 10. Винтовые лопасти 5 (фиг. 1) цилиндрической части 3 выполнены со смещением нижней части вперед по ходу вращения относительно верхней части, а как минимум одна из лопастей 7 (фиг. 3) корпуса 1 (фиг. 2) выполнена до центра торцевой поверхности корпуса 1. Также длина цилиндрической части 3 (фиг. 2) составляет 0,5 – 3,5 описанного диаметра по лопастям цилиндрической части 3.

Прорабатывающий башмак промежуточной колонны работает следующим образом.

Башмак соединяют с промежуточной колонной обсадных труб (на фиг. не показана) по резьбе 4 (фиг. 2) на цилиндрической части 3 и спускают в скважину. По достижении участков сужения или осложненных осыпаниями и обвалами мест, ограничивающих дальнейший спуск, создают осевое усилие с вращением вправо промежуточной обсадной колонны с промывкой буровым раствором. Благодаря тому, что рабочие торцы 9 (фиг. 3) лопастей 7 армированы твердосплавными вставками 8, а рабочие поверхности лопастей 5 (фиг. 1) цилиндрической части 3 (фиг. 2) - плоскими твердосплавными зубками 6 и установлены на одном уровне с рабочей поверхностью лопастей 5, что при разбуривании зон осыпаний и обвалов обеспечивает проработку зон осыпаний и обвалов без потери описанного диаметра. Кроме этого, благодаря тому, что твердосплавные вставки 8 (фиг. 1) лопастей 7 корпуса 1 смещены относительно предыдущих лопастей, обеспечивается лучшая проработка и увеличивается ресурс корпуса, изготовленного из легкоразбуриваемого материала, а винтовая конструкция лопастей 5 обеспечивает лучший вынос шлама из зоны проработки. Причем как минимум одна из лопастей 7 корпуса 1 выполнена до центра торцевой поверхности корпуса, что исключает появление «глухих» зон при проработке. После чего производят цементирование промежуточной обсадной колонны по стандартной технологии. После операции затвердевания цементного раствора разбуривают корпус 1 (фиг. 2) долотом с резцами PDC ведут дальнейшее бурение до проектного забоя.

Предлагаемый прорабатывающий башмак промежуточной колонны является надежной и простой конструкцией, обеспечивающей высокую скорость проработки за счет лопастей корпуса, выполненных до центра торцевой поверхности корпуса, долговечность конструкции за счет лопастей корпуса, оснащённых твёрдосплавными вставками на рабочих торцах лопастей корпуса, а также свободный спуск обсадной колонны за счет полной очистки ствола скважины и формирования эффективного диаметра.

Изобретение относится к области строительства скважин и предназначено для проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород. Устройство включает полый корпус из легкоразбуриваемого материала в форме наконечника с промывочными отверстиями, цилиндрическую часть с присоединительной резьбой сверху. Цилиндрическая часть снабжена лопастями с плоскими твердосплавными зубками по всей поверхности равномерно на одном уровне с наружной поверхностью лопасти. Лопасти корпуса выполнены прямыми, оснащены твёрдосплавными вставками на рабочих торцах лопастей корпуса таким образом, что на следующей лопасти по ходу вращения твердосплавные вставки смещены относительно предыдущей. Корпус жестко зафиксирован относительно цилиндрической части, которая выполнена неразбуриваемой с проходным каналом. Винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части вперед по ходу вращения относительно верхней части. Как минимум одна из лопастей выполнена до центра торцевой поверхности корпуса, а длина цилиндрической части составляет 0,5-3,5 описанного диаметра по лопастям цилиндрической части. Обеспечивается простота и надежность конструкции, высокая скорость проработки, долговечность конструкции, свободный спуск обсадной колонны за счет полной очистки ствола скважины и формирования эффективного диаметра. 3 ил.

Прорабатывающий башмак обсадной колонны, включающий полый корпус из легкоразбуриваемого материала в форме наконечника с промывочными отверстиями, цилиндрическую часть с присоединительной резьбой сверху, отличающийся тем, что цилиндрическая часть с присоединительной резьбой сверху снабжена лопастями с плоскими твердосплавными зубками по всей поверхности равномерно на одном уровне с наружной поверхностью лопасти, а лопасти корпуса выполнены прямыми, оснащены твёрдосплавными вставками на рабочих торцах лопастей корпуса таким образом, что на следующей лопасти по ходу вращения твердосплавные вставки смещены относительно предыдущей, при этом корпус жестко зафиксирован относительно цилиндрической части, которая выполнена неразбуриваемой с проходным каналом, винтовые лопасти цилиндрической части выполнены со смещением нижней части вперед по ходу вращения относительно верхней части, при этом как минимум одна из лопастей корпуса выполнена до центра торцевой поверхности корпуса, а длина цилиндрической части составляет 0,5-3,5 описанного диаметра по лопастям цилиндрической части.