Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин 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 расширяемых труб.

Известен способ, осуществляемый устройством для одновременного вскрытия и крепления неустойчивых пород при бурении скважин (патент RU №2437997, МПК Е21 В 7/20, опубл. 27.12.2011 г., Бюл. №36), которое включает 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 Е21 В 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, неполучение нужного диаметра скважины, не полное 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 от профильных труб, 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 осложнений скважин, включающим 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.

Новым является то, что корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень, соединенный со штоком раздвижного долота с радиальным отверстием, резьбовой втулкой с промывочным отверстием диаметром, позволяющим одновременно осуществлять промывку и расширять профильные трубы, при этом извлекаемое раздвижное долото соединено с нижним переводником, оснащенным проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть нижней обсадной многолучевой трубы, а посадочный переводник снизу оснащен направляющей втулкой с фаской и центральным отверстием, оснащенной стопорными кольцами под канавки нижнего переводника, при этом нижний переводник снабжен проточкой со стопорным кольцом, фиксирующимся во внутренней проточке цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы при перемещении нижнего переводника вниз, также нижний переводник в центральном канале 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 устройств с осевым продольным разрезом.

На фиг. 3 показано сечение Б-Б.

На фиг. 4 показано сечение А-А.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин 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 показано), 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 11 и шипами 12 (фиг.3), вставленными в профильную часть 13 верхней обсадной многолучевой трубы 11 (фиг.1). Корпус 14 (фиг.2) раздвижного долота 1 снабжен гидрокамерой 15, в которую установлен поршень 16, соединенный со штоком 5 раздвижного долота 1 с радиальным отверстием 17. Резьбовая втулка 18 снабжена промывочным отверстием 19 диаметром, позволяющим одновременно осуществлять промывку и расширять профильные трубы 6. Извлекаемое раздвижное долото 1 соединено с нижним переводником 20, оснащенным проточкой 21 с конусом 22 под сужение цилиндрического конца 23 нижней обсадной многолучевой трубы 24 и шипами 25, вставленными в профильную часть 26 нижней обсадной многолучевой трубы 24. Посадочный переводник 7 снизу оснащен направляющей втулкой 27 с фаской 28 и центральным отверстием 29, оснащенной стопорными кольцами 30 под канавки 31 нижнего переводника 20. Нижний переводник 20 снабжен проточкой 32 со стопорным кольцом 33, фиксирующимся во внутренней проточке 34 цилиндрического конца 23 нижней обсадной многолучевой трубы 24 при перемещении нижнего переводника 20 вниз. Нижний переводник 20 в центральном канале 35 снабжен седлом 36 под шар 37 большего размера чем шар 3 под седло 4 штока 5 извлекаемого раздвижного долота 1.

Устройство работает следующим образом.

Собирают компоновку (фиг.1 и 2), спускают в скважину до текущего забоя и запускают насос и создают вращение. Плашки раздвижного долота 1 (фиг.2) находятся в рабочем положении и зафиксированы срезным элементом 2. Промывочная жидкость при прокачивании по обсадным многолучевым расширяемым трубам 6 (фиг.1) через радиальное отверстие 17 (фиг.2) штока 5 попадает в гидрокамеру 15 и давит на поршень 16, дополнительно поддерживая плашки раздвижного долота 1 в рабочем положении, благодаря чему извлекаемое раздвижное долото 1 находится в рабочем положении при несанкционированном разрушении срезного элемента 2, что исключает нерасширенные участки. Затем подают компоновку вниз и происходит одновременное бурение с расширением. Вращение колонны многолучевых расширяемых труб 6 (фиг.1) передается как через шипы 12 посадочного переводника 7 (фиг.3), вставленных в профильную часть 13 верхней обсадной многолучевой трубы 11, так и через шипы 25 нижнего переводника 20, благодаря чему осуществляется вращение извлекаемого раздвижного долота 1.

После прохождения зон осложнений 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 16, происходит перемещение плашек раздвижного долота 1 вниз в транспортное положение и открывается отверстие 19 втулки 18. Благодаря тому, что промывочное отверстие 19 диаметром, позволяющим одновременно осуществлять промывку и расширять профильные трубы 6, промывочная жидкость вымывает окалину, которая осыпается с многолучевых расширяемых труб 6 (фиг.1) при их расширении через отверстие 19 (фиг.2).

Затем в колонну обсадных многолучевых расширяемых труб 6 бросают шар 37 (фиг.2) большего размера, и по дохождении до седла 36 нижнего переводника 20 он перекрывает отверстие, после чего увеличивают давление, например, до 15 МПа, необходимое для выправления стенок многолучевых расширяемых труб 6 и прижатия к стенкам скважины. После чего, увеличивая давление, например, до 18 МПа происходит выправление сужения цилиндрического конца 23 нижней обсадной многолучевой трубы 24 конусом 22 и выход переводника 20 до его фиксации стопорным кольцом 33 во внутренней проточке 34 цилиндрического конца 23 нижней обсадной многолучевой трубы 24. Натяжением колонны бурильных труб вверх, например, 20 тонн, с одновременным повышением давления до 18 МПа происходит выход 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 соединения направляющей втулки 27 с фаской 28, оснащенной стопорными кольцами 30 с нижним переводником 20 благодаря канавкам 31 нижнего переводника 20. После этого производят подъем раздвижного долота 1 на устье скважины, а зона осыпания остается перекрыта колонной многолучевых расширяемых труб 6.

Предлагаемое устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин, простое в изготовлении, надежное 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 расширяемых труб. Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин 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. Корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень, соединенный со штоком раздвижного долота с радиальным отверстием. Резьбовая втулка снабжена промывочным отверстием диаметром, позволяющим одновременно осуществлять промывку и расширять профильные трубы. Извлекаемое раздвижное долото соединено с нижним переводником, оснащенным проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть нижней обсадной многолучевой трубы. Посадочный переводник снизу оснащен направляющей втулкой с фаской и центральным отверстием, оснащенной стопорными кольцами под канавки нижнего переводника. Нижний переводник снабжен проточкой со стопорным кольцом, фиксирующимся во внутренней проточке цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы при перемещении нижнего переводника вниз. Нижний переводник в центральном канале снабжен седлом под шар большего размера, чем шар под седло штока извлекаемого раздвижного долота. Обеспечивается исключение аварийных ситуаций, связанных с отстыковкой раздвижного долота, а также исключение образования нерасширенных участков. 4 ил.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин, включающее 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, отличающееся тем, что корпус раздвижного долота снабжен гидрокамерой, в которую установлен поршень, соединенный со штоком раздвижного долота с радиальным отверстием, резьбовой втулкой с промывочным отверстием диаметром, позволяющим одновременно осуществлять промывку и расширять профильные трубы, при этом извлекаемое раздвижное долото соединено с нижним переводником, оснащенным проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы и шипами, вставленными в профильную часть нижней обсадной многолучевой трубы, а посадочный переводник снизу оснащен направляющей втулкой с фаской и центральным отверстием, оснащенной стопорными кольцами под канавки нижнего переводника, при этом нижний переводник снабжен проточкой со стопорным кольцом, фиксирующимся во внутренней проточке цилиндрического конца нижней обсадной многолучевой трубы при перемещении нижнего переводника вниз, также нижний переводник в центральном канале снабжен седлом под шар большего размера, чем шар под седло штока раздвижного долота.