Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины Российский патент 2024 года по МПК E21B7/20 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осыпаний и обвалов при бурении колонной труб.

Известен способ, осуществляемый устройством для одновременного вскрытия и крепления неустойчивых пород при бурении скважин (патент RU № 2437997, МПК Е21В 7/20, опубл. 27.12.2011 г., бюл. № 36), включающим колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы с возможностью ее выправления избыточным давлением с фиксацией ее относительно стенок скважины длиной, превосходящей длину зоны осыпаний и обвалов, извлекаемое раздвижное долото для бурения скважины, соединенное с колонной многолучевых расширяемых труб, спускаемой на колонне бурильных труб с последующим извлечением колонны бурильных труб, калибрующий инструмент с ловильным устройством на нижнем конце для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота при взаимодействии с ним.

Недостатками устройства являются:

- переводник, установленный в посадочный патрубок, не передает крутящий момент для бурения скважины;

- соединение посадочного переводника с колонной труб резьбой не допускает перекоса, который возникает в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, и, как следствие происходит заклинивание резьбы и создание аварийной ситуации;

- при одновременном бурении и расширении из-за пульсаций расхода промывочной жидкости насоса не гарантировано раздвижение долота в рабочее положение и, как следствие, невозможно расширить профильные трубы в полной мере, что может привести к аварийной ситуации;

- из-за отсутствия стопорения при извлечении калибрующим инструментом извлекаемого раздвижного долота высокая вероятность отворота и падения извлекаемого раздвижного долота.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины (патент RU № 2790628, МПК Е21В 7/20, опубл. 28.22.2023 г., бюл. № 7), включающее извлекаемое раздвижное долото, соединенное с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией относительно стенок скважины, спускаемых на посадочном переводнике, соединенным с возможностью отсоединения с колонной бурильных труб с последующим извлечением посадочного переводника с колонной бурильных труб. Извлекаемое раздвижное долото зафиксировано в рабочем положении срезным элементом, фиксирующим шток с бурильной головкой относительно корпуса долота и выполнено таким, чтобы оно принимало транспортное положение при посадке шара в седло штока и создании избыточного давления. Внутренняя резьба корпуса извлекаемого раздвижного долота снабжена канавками под стопорные кольца калибрующего инструмента. Посадочный переводник, оснащенный шипами, вставленными в профильную часть верхнего конца колонны обсадных многолучевых профильных труб, оснащен проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней многолучевой обсадной трубы, на котором выполнена направляющая воронка, герметизированная эластичным герметиком.

Недостатками устройства являются:

- высокий крутящий момент при отворачивании извлекаемого раздвижного долота из-за затягивания его резьбы при бурении и большая вероятность шламования полости внутренней резьбы окалиной профильных труб после их расширения гидравлическим давлением, как следствие, невозможность извлечения раздвижного долота;

- возможность преждевременного среза срезного элемента, фиксирующего шток с бурильной головкой и лопастями в рабочем положении, как следствие, не получение нужного диаметра скважины, неполное расширение профильных труб, что приведет к перебуриванию ствола скважины.

Технической задачей является создание устройства для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины надежного в работе, позволяющего исключить аварийные ситуации, связанные с отстыковкой раздвижного долота, а также позволяющего исключить нерасширенные участки при бурении за счет создания гидрокамеры и наличия поршня, поджимающего лопасти раздвижного долота в рабочее положение за счет гидравлического давления.

Техническая задача решается устройством для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины, включающим извлекаемое раздвижное долото, в корпусе которого установлен шток, зафиксированное в рабочем положении срезным элементом относительно штока с возможностью перевода в транспортное положение при посадке шара в седло штока раздвижного долота и создании избыточного давления, обсадные многолучевые расширяемые трубы с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией относительно стенок скважины, спускаемых с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть верхней обсадной многолучевой трубы.

Новым является то, что включает соединительное устройство, содержащее корпус с канавками и обойму, соединенные фиксирующим штифтом и плашками, а также плунжер с проточкой для плашек, корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень с радиальным отверстием, соединенный со штоком раздвижного долота, при этом корпус раздвижного долота соединен с корпусом соединительного узла посредством втулки раздвижного долота с радиальным отверстием, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных многолучевых труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла с раздвижным долотом от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла, а посадочный переводник снизу оснащен извлекающим устройством, состоящим из корпуса с центральным отверстием, с направляющей втулкой с пазами снизу, центрирующими лопастями и стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла, при этом корпус соединительного узла в центральном канале снизу снабжен седлом под шар большего размера, чем шар под седло штока раздвижного долота.

На фиг. 1 показана верхняя часть устройства с осевым продольным разрезом.

На фиг. 2 показана нижняя часть устройства с осевым продольным разрезом.

На фиг. 3 показано сечение А-А.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины включает извлекаемое раздвижное долото 1 (фиг. 2), зафиксированное в рабочем положении срезным элементом 2 с возможностью перевода в транспортное положение при посадке шара 3 в седло 4 штока 5 и создании избыточного давления, обсадные многолучевые расширяемые трубы 6 (фиг. 1) с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией относительно стенок скважины (на фиг. 1, 2 не показана), спускаемых с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике 7, оснащенном проточкой 8 с конусом 9 под сужение цилиндрического конца 10 верхней обсадной многолучевой трубы 6 и шипами 11 (фиг. 3), вставленными в профильную часть 12 верхней обсадной многолучевой трубы 6 (фиг. 1). Корпус 13 (фиг. 2) раздвижного долота 1 снабжен гидрокамерой 14 в которую установлен поршень 15, соединенный со штоком 5 раздвижного долота 1 с радиальным отверстием 16, при этом раздвижное долото 1 соединено с корпусом 17 соединительного узла 18 посредством втулки 19 раздвижного долота 1 с радиальным отверстием 20, а обойма 21 соединительного узла 18 жестко соединена с нижним концом 22 обсадных многолучевых труб 6 с возможностью отсоединения и извлечения корпуса 17 соединительного узла 18 от его обоймы 21 при осевом перемещении вниз плунжера 23 с проточкой 24, в которую радиально к центру перемещаются плашки 25 соединительного узла 18. Кроме этого посадочный переводник 7 (фиг. 1) снизу оснащен извлекающим устройством 26, состоящим из корпуса 27 с центральным отверстием 28, с направляющей втулкой 29 с пазами 30 снизу, центрирующими лопастями 31 и стопорными кольцами 32 под канавки 33 (фиг. 2) корпуса 17 соединительного узла 18, при этом корпус соединительного узла 17 в центральном канале снизу снабжен седлом 34 под шар 35 большего размера, чем шар 3 под седло штока 5 раздвижного долота 1.

Устройство работает следующим образом.

Собирают компоновку, как показано на фиг. 1 и 2, спускают в скважину до текущего забоя и запускают насос. Плашки раздвижного долота 1 (фиг. 2) находится в рабочем положении и зафиксированы срезным элементом 2. Промывочная жидкость при прокачивании по обсадным многолучевым расширяемым трубам 6 (фиг. 1) через радиальное отверстие 16 (фиг. 2) штока 5 попадает в гидрокамеру 14 и давит на поршень 15, дополнительно поддерживая плашки раздвижного долота 1 в рабочем положении в случае среза срезного элемента 2 при подклинках, исключая нерасширенные участки при бурении. Затем подают компоновку вниз и происходит одновременное бурение с расширением. Вращение колонны многолучевых расширяемых труб 6 (фиг. 1) передается через шипы 11 (фиг. 3), вставленные в профильную часть 12 верхней обсадной многолучевой трубы 6.

После прохождения интервала осыпания и выхода раздвижного долота 1 (фиг. 2) в зону с твердыми породами бурение останавливают. В колонну обсадных многолучевых расширяемых труб 6 сбрасывают шар 3 и по достижении седла 4 штока 5 шар 3 перекрывает отверстие и при увеличении давления происходит срез элемента 2 и перемещение штока 5 с поршнем 15 вниз и открывается отверстие 20 втулки 19. Промывочная жидкость вымывает окалину, которая осыпается с многолучевых расширяемых труб 6 (фиг. 1) через отверстие 20 (фиг. 2). Одновременно происходит перемещение плашек раздвижного долота 1 вниз в транспортное положение.

Затем в колонну обсадных многолучевых расширяемых труб 6 бросают шар 35 (фиг. 2) большего размера и при дохождении до седла 34 корпуса 17 он перекрывает отверстие, увеличивая давление, необходимое для выправления стенок многолучевых расширяемых труб и прижатия к стенкам скважины. Одновременно с этим осуществляют натяжку колонны бурильных труб вверх для выхода посадочного переводника 7 (фиг. 1). При этом сужение цилиндрического конца 10, завальцованное в проточку 8 верхней обсадной многолучевой трубы 6, раздается конусом 9 посадочного переводника 7 и получает дополнительное увеличение внутреннего диаметра за счет угла на конусе 9.

Затем посадочный переводник опять подают вниз в расширенную колонну многолучевых расширяемых труб 6 и осуществляют спуск до соединительного узла 18 с промывкой. Лопасти 31 центрируют извлекающее устройство 26, а пазы 30 помогают в случае, если не вся окалина вышла после промывки. Далее направляющая втулка 29 (фиг. 2) заходит в плунжер 23, а лопасти 31 упираются в торец плунжера 23 и дальнейшей разгрузкой срезается фиксирующий штифт 36 и происходит перемещение плунжера 23 вниз до упора. Плашки 25 при этом перемещаются в проточку 24 и происходит отсоединение корпуса 17 соединительного устройства 18 от обоймы 21. Одновременно с этим происходит защелкивание стопорных колец 32 (фиг. 1) в канавках 33 (фиг. 2) корпуса17 соединительного устройства 18, благодаря чему повышается надежность отстыковки и извлечения раздвижного долота 1. После этого производят подъем раздвижного долота 1 на устье скважины, а зона осыпания остается перекрыта колонной многолучевых расширяемых труб 6. После чего спускают развальцеватель (на фиг. 1, 2 не показан) и развальцовывают верхний цилиндрический конец 10, обойму 21, и калибруют многолучевые расширяемые трубы 6 по всей длине.

Предлагаемое устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины надежно в работе, позволяет исключить аварийные ситуации, связанные с отстыковкой раздвижного долота, а также позволяет исключить нерасширенные участки при бурении за счет создания гидрокамеры и наличия поршня, поджимающего лопасти раздвижного долота в рабочее положение за счет гидравлического давления.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осыпаний и обвалов при бурении колонной труб. Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины включает извлекаемое раздвижное долото, зафиксированное в рабочем положении срезным элементом с возможностью перевода в транспортное положение при посадке шара в седло штока и создании избыточного давления, обсадные многолучевые расширяемые трубы с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией относительно стенок скважины, спускаемых с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть верхней обсадной многолучевой трубы. Устройство включает соединительное устройство, содержащее корпус с канавками и обойму, соединенные фиксирующим штифтом и плашками, а также плунжер с проточкой для плашек. Корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень с радиальным отверстием, соединенный со штоком раздвижного долота. При этом корпус раздвижного долота соединен с корпусом соединительного узла посредством втулки раздвижного долота с радиальным отверстием, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных многолучевых труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла с раздвижным долотом от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла. Посадочный переводник снизу оснащен извлекающим устройством, состоящим из корпуса с центральным отверстием, с направляющей втулкой с пазами снизу, центрирующими лопастями и стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла. Корпус соединительного узла в центральном канале снизу снабжен седлом под шар большего размера, чем шар под седло штока раздвижного долота. Обеспечивается надежность в работе, исключение аварийных ситуаций, связанных с отстыковкой раздвижного долота, а также исключение нерасширенных участков при бурении за счет создания гидрокамеры и наличия поршня, поджимающего лопасти раздвижного долота в рабочее положение за счет гидравлического давления. 3 ил.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины, включающее извлекаемое раздвижное долото, в корпусе которого установлен шток, зафиксированное в рабочем положении срезным элементом относительно штока с возможностью перевода в транспортное положение при посадке шара в седло штока раздвижного долота и создании избыточного давления, обсадные многолучевые расширяемые трубы с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией относительно стенок скважины, спускаемых с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть верхней обсадной многолучевой трубы, отличающееся тем, что включает соединительное устройство, содержащее корпус с канавками и обойму, соединенные фиксирующим штифтом и плашками, а также плунжер с проточкой для плашек, корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень с радиальным отверстием, соединенный со штоком раздвижного долота, при этом корпус раздвижного долота соединен с корпусом соединительного узла посредством втулки раздвижного долота с радиальным отверстием, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных многолучевых труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла с раздвижным долотом от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла, а посадочный переводник снизу оснащен извлекающим устройством, состоящим из корпуса с центральным отверстием, с направляющей втулкой с пазами снизу, центрирующими лопастями и стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла, при этом корпус соединительного узла в центральном канале снизу снабжен седлом под шар большего размера, чем шар под седло штока раздвижного долота.