Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин Российский патент 2024 года по МПК E21B7/20 E21B33/10 

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, бюл. № 36), включает колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы с возможностью ее выправления избыточным давлением с фиксацией ее относительно стенок скважины, длинной, 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.

Недостатки устройства:

- невозможность производить бурение, так как 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, как следствие, 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, невозможность расширить профильные трубы в полной мере и создание аварийной ситуации;

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

- высокая вероятность заклинивания переводника с долотом при выходе из верхнего конца обсадной колонны, так как в тоже время происходит сжатие эластичного элемента, как следствие значительно возрастает осевое усилие.

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. 28.02.2023, 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, кроме того, внутренняя резьба корпуса извлекаемого раздвижного долота снабжена канавками под стопорные кольца калибрующего инструмента, также 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.

Недостатки устройства:

- при расширении профильных труб в случае потери герметичности, например, через сварной шов, невозможно отстыковать посадочный переводник от устройства, что приведет к аварийной ситуации;

- при отдельной спускоподъемной операции для извлечения раздвижного долота возможно падение шлама как в профильные трубы, так и между профильными трубами и стенкой скважины, как следствие, износ калибрующего устройства и непрохождение последующих компоновок для бурения;

- вследствие затягивания резьбы, соединяющей раздвижное долото с нижней профильной трубой при создании буровых нагрузок и крутящих моментов, высокая вероятность слома калибрующего инструмента, что также приведет к аварийной ситуации и высоким материальным затратам.

Технической задачей является создание устройства для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин надежного в работе, позволяющего отстыковать посадочный переводник и извлечь бурильную колонну в случае потери герметичности в профильных трубах, исключить попадание шлама в профильные трубы и между профильными трубами и стенкой скважины, исключить аварийные ситуации, связанные с затягивания резьбы, соединяющей раздвижное долото с нижней профильной трубой при создании буровых нагрузок и крутящих моментов, а также передавать необходимый крутящий момент для бурения.

Техническая задача решается устройством для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины, включающим извлекаемое раздвижное долото, зафиксированное в рабочем положении срезным элементом и соединенное с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией их относительно стенок скважины, спускаемых на колонне бурильных труб с последующим извлечением колонны бурильных труб с посадочным переводником, оснащенным шипами, вставленными в лучи профильной части верхнего конца обсадных многолучевых расширяемых труб, и оснащенным проточкой с конусом под усаженный участок цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы, ловильное устройство для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота при взаимодействии с ним.

Новым является то, что на проточке посадочного переводника выполнено радиальное отверстие и установлена подвижная коническая втулка с возможностью перемещения и одновременного расширения усаженного участка цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы за счет сброса шара в седло посадочного переводника, при этом подвижная коническая втулка снабжена шлицами под пазы посадочного переводника, а извлекаемое раздвижное долото соединено с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб нижним переводником с седлом под шар и внутренними проточками и оснащенным шипами на наружной поверхности под лучи нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы и герметично вставленным в цилиндрический участок нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы, а ловильное устройство выполнено в нижней части посадочного переводника и оснащено пружинными кольцами под проточки нижнего переводника.

На фиг. 1 показано устройство с осевым продольным разрезом при бурении скважины.

На фиг. 2 показано устройство с осевым продольным разрезом после посадки шара в раздвижное долото и нижний переводник, расширение многолучевых профильных труб гидравлическим давлением и расширение усаженного участка подвижной конической втулкой.

На фиг. 3 показано устройство в процессе зацепа и извлечения нижнего переводника с извлекаемым раздвижным долотом.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины включает извлекаемое раздвижное долото 1 (фиг. 1), зафиксированное в рабочем положении срезным элементом 2 и соединенное с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб 3 с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией их относительно стенок скважины спускаемых на колонне бурильных труб (на фиг. 1-3 не показана) с последующим извлечением колонны бурильных труб с посадочным переводником 4. Посадочный переводник 4 оснащен шипами 5, вставленными в лучи 6 профильной части 7 верхнего конца 8 обсадной многолучевой расширяемой трубы 3. Посадочный переводник 4 оснащен проточкой 9 с конусом 10 под усаженный участок 11 цилиндрического конца 8 обсадной многолучевой расширяемой трубы 3, ловильное устройство 12 для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота 1 при взаимодействии с ним.

На проточке 9 посадочного переводника 4 выполнено радиальное отверстие 13 и установлена подвижная коническая втулка 14 с возможностью перемещения и одновременного расширения усаженного участка 11 верхнего цилиндрического конца 8 обсадной многолучевой расширяемой трубы 3 за счет сброса шара 15 (фиг. 2) в седло 16 посадочного переводника 4. Подвижная коническая втулка 14 снабжена шлицами 17 под пазы 18 посадочного переводника 4. Извлекаемое раздвижное долото 1 соединено с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб 3 нижним переводником 19 с седлом под шар 20 и внутренними проточками 21 и оснащенным шипами 22 на наружной поверхности под лучи 23 нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы 24. Кроме того, нижний переводник 19 герметично вставлен в цилиндрический участок 25 нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы 24. Ловильное устройство 12 выполнено в нижней части посадочного переводника 4 и оснащено пружинными кольцами 26 под проточки 21 нижнего переводника 19.

Устройство работает следующим образом.

Бурение до кровли зоны осыпаний и обвалов ведут на колонне бурильных труб по известной технологии. Далее собирают на устье и спускают в скважину устройство в сборе, свинченное по резьбе 27 с колонной бурильных труб (на фиг. 1-3 не показаны). Бурение ведут с промывкой промывочной жидкостью. Благодаря тому, что извлекаемое раздвижное долото 1 зафиксировано в рабочем положении срезным элементом 2, исключаются нерасширенные участки ствола скважины. После вскрытия всей зоны осыпаний и обвалов бурение останавливают. С устья в бурильную колонну сбрасывают шар 28 (фиг. 2), который с промывочной жидкостью проходит через бурильные трубы, посадочный переводник 4, обсадные многолучевые профильные трубы 3, перекрывает седло 29 извлекаемого раздвижного долота 2. Далее создают перепад давления, например, 12 МПа, при этом происходит срез элементов 2, перемещение раздвижного долота 1 в транспортное положение. После чего сбрасывают шар 30, который садится в седло 31, создают перепад давления, например, 18 МПа, при этом многолучевые профильные трубы 2 выправляются избыточным давлением и фиксируются относительно стенок скважины. При дальнейшем повышении давления, например, 20 МПа, посадочный переводник 4 конусом 10 расширяет усаженный участок 11 цилиндрического конца 8 и выходит из колонны обсадных многолучевых профильных труб 3. В случае потери герметичности при расширении обсадных многолучевых труб 3, например, деформации сварного шва, сбрасывают шар 15, который садится в седло 16 и созданием перепада давления через отверстие 13 перемещается подвижная коническая втулка 14 одновременно расширяет усаженный участок 11 верхнего цилиндрического конца 8, благодаря чему исключается аварийная ситуация, связанная с заклиниванием колонны труб с посадочным переводником 4. Благодаря тому, что подвижная коническая втулка 14 снабжена шлицами 17 под пазы 18 посадочного переводника 4 при упоре подвижной конической втулки 14 в посадочный переводник 4 происходит полное расширение усаженного патрубка 11, что позволяет беспрепятственно отстыковать посадочный переводник 4 от верхнего цилиндрического конца 8. После чего, не извлекая посадочный переводник 4, производят его спуск до зацепа пружинных колец 26 (фиг. 3) ловильного устройства 12 в проточки 21 нижнего переводника 19 и извлекают посадочный переводник 4 с нижним переводником 19 и раздвижным долотом 1. Благодаря тому, что раздвижное долото 1 извлекают сразу после расширения обсадных многолучевых труб 3, исключается попадание шлама внутрь обсадных многолучевых труб 3.

Предлагаемое устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин надежное в работе позволяет отстыковать посадочный переводник и извлечь бурильную колонну в случае потери герметичности в профильных трубах, исключить попадание шлама в профильные трубы и между профильными трубами и стенкой скважины, исключить аварийные ситуации, связанные с затягивания резьбы, соединяющей раздвижное долото с нижней профильной трубой при создании буровых нагрузок и крутящих моментов, а также передавать необходимый крутящий момент для бурения.

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 и соединенное с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией их относительно стенок скважины спускаемых на колонне бурильных труб с последующим извлечением колонны бурильных труб с посадочным переводником, оснащенным шипами, вставленными в лучи профильной части верхнего конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы и проточкой с конусом под усаженный участок цилиндрического конца обсадной многолучевой расширяемой трубы, ловильное устройство для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота при взаимодействии с ним. На проточке посадочного переводника выполнено радиальное отверстие и установлена подвижная коническая втулка с возможностью перемещения и одновременного расширения усаженного участка верхнего цилиндрического конца обсадной многолучевой расширяемой трубы за счет сброса шара в седло посадочного переводника. Подвижная коническая втулка снабжена шлицами под пазы посадочного переводника. Извлекаемое раздвижное долото соединено с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб нижним переводником с седлом под шар и внутренними проточками и оснащенным шипами на наружной поверхности под лучи нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы. Кроме того нижний переводник герметично вставлен в цилиндрический участок нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы. Ловильное устройство выполнено в нижней части посадочного переводника и оснащено пружинными кольцами под проточки нижнего переводника. Обеспечивается возможность отстыковать посадочный переводник и извлечь бурильную колонну в случае потери герметичности в профильных трубах, исключить попадание шлама в профильные трубы и между профильными трубами и стенкой скважины, исключить аварийные ситуации, связанные с затягиванием резьбы, соединяющей раздвижное долото с нижней профильной трубой при создании буровых нагрузок и крутящих моментов, а также передавать необходимый крутящий момент для бурения. 3 ил.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины, включающее извлекаемое раздвижное долото, зафиксированное в рабочем положении срезным элементом и соединенное с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб с возможностью их выправления избыточным давлением с фиксацией их относительно стенок скважины, спускаемых на колонне бурильных труб с последующим извлечением колонны бурильных труб с посадочным переводником, оснащенным шипами, вставленными в лучи профильной части верхнего конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы, и проточкой с конусом под усаженный участок цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы, ловильное устройство для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота при взаимодействии с ним, отличающееся тем, что на проточке посадочного переводника выполнено радиальное отверстие и установлена подвижная коническая втулка с возможностью перемещения и одновременного расширения усаженного участка цилиндрического конца верхней обсадной многолучевой расширяемой трубы за счет сброса шара в седло посадочного переводника, при этом подвижная коническая втулка снабжена шлицами под пазы посадочного переводника, извлекаемое раздвижное долото соединено с колонной обсадных многолучевых расширяемых труб нижним переводником с седлом под шар и внутренними проточками и оснащенным шипами на наружной поверхности под лучи нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы и герметично вставленным в цилиндрический участок нижней обсадной многолучевой расширяемой трубы, а ловильное устройство выполнено в нижней части посадочного переводника и оснащено пружинными кольцами под проточки нижнего переводника.