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.

Известно устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины (патент RU №2753428, МПК Е21В 7/20, опубл. 16.02.2021 г., бюл. № 23), содержащее бурильную и обсадную колонны, породоразрушающий элемент. Породоразрушающий элемент выполнен в виде разбуриваемого долота, завинченного к нижнему концу обсадной колонны на упорной конической резьбе и снабженного седлом под шар. В верхней части обсадной колонны установлен герметично переводник со шпонками, вставленными в ответные пазы, выполненные на верхнем торце обсадной колонны. Переводник снабжен снизу долотом с отверстием для прохождения шара, а сверху проточкой, вставленной в сужение обсадной колонны. Угол конусности фаски проточки переводника выполнен таким, что при выходе через сужение обсадной колонны обеспечивается дополнительное расширение верхней части обсадной колонны. Переводник сверху снабжен резьбой для соединения с бурильной колонной, а снаружи сужение обсадной колонны снабжено эластичным элементом с наружным диаметром, равным диаметру обсадной колонны. Диаметр обсадной колонны на 10-15% меньше диаметра разбуриваемого долота.

Недостатками устройства являются:

- переводник со шпонками, установленный в посадочный патрубок с ответными пазами, не передает достаточный для бурения скважины крутящий момент, как следствие, деформация пазов, которая может привести к заклиниванию посадочного переводника;

- ненадежность крепления расширяемых труб относительно стенок скважины из-за отсутствия нижнего якоря;

- сложность разбуривания разбуриваемого долота на забое, так как оно не закреплено и при разбуривании перемещается по забою.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины (патент RU № 2814679, МПК Е21В 7/20, опубл. 04.03.2024 г., бюл. № 7), 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. 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.

Недостатками устройства являются:

- высокая стоимость профильных труб, как следствие, малый объем применения;

- высокая вероятность шламования внутренней полости окалиной профильных труб после их расширения гидравлическим давлением, как следствие, невозможность извлечения раздвижного долота;

- высокая вероятность заклинивания корпуса соединительного узла с раздвижным долотом из-за наличия суженных переходных участков в профильных трубах;

- при перекрытии зон осыпаний и обвалов возможно преждевременное обваливание горной породы, как следствие, невозможность полного раскрытия профильных труб и их калибрование вальцующим инструментом.

Технической задачей является создание устройства для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин, надежного в работе, позволяющего исключить аварийные ситуации, связанные с применением профильных труб - шламование окалиной, наличие суженных переходных участков, исключение перебуривания ствола скважины при преждевременном заваливании горной породой.

Техническая задача решается устройством для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин, включающее извлекаемое раздвижное долото, обсадные расширяемые трубы, спускаемые с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной трубы и шпонками, раздвижное долото соединено с корпусом соединительного узла посредством переводника раздвижного долота, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла.

Новым является то, что обсадные расширяемые трубы выполнены цилиндрическими, шпонки посадочного переводника выполнены в виде подвижных плашек, установленных с возможностью перемещения и фиксации в транспортном положении при отсоединении посадочного переводника от обсадных расширяемых труб, выше соединительного узла установлен якорь, состоящий из расширяемого патрубка с усаженным участком с уплотнительными элементами на наружной поверхности, а внутри расширяемого патрубка установлен расширяющий конус с седлом под шар, снабженный снизу извлекающим устройством, оснащенным стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла, расширяющий конус внутри выше седла снабжен канавками под стопорные кольца дополнительного извлекающего устройства, при этом диаметры расширяющего конуса и корпуса соединительного узла на 1-5 % меньше внутреннего диаметра обсадных расширяемых труб.

На фиг. 1 показано устройство в сборе в рабочем положении с осевым продольным разрезом.

На фиг. 2 показано устройство после окончания буровой операции, раздачи гидравлическим давлением обсадной колонны и перемещения захватного устройства вниз.

На фиг. 3 показан спуск дополнительного захватного устройства на бурильных трубах для захвата и извлечения раздвижного долота.

На фиг. 4 показана обсадная колонна, зафиксированная в заданном интервале скважины.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин включает извлекаемое раздвижное долото 1 (фиг. 1), обсадные расширяемые трубы 2 (фиг. 1), спускаемые с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб (на фиг. 1-4 не показаны) на посадочном переводнике 3, оснащенном проточкой 4 с конусом 5 под сужение 6 цилиндрического конца верхней обсадной трубы и шпонками 7.

Раздвижное долото 1 соединено с корпусом соединительного узла 8 посредством переводника 9 раздвижного долота 1, а обойма 10 соединительного узла 8 жестко соединена с нижним концом обсадных труб 2, например, сваркой с возможностью отсоединения и извлечения корпуса 11 соединительного узла 8 от его обоймы 10 при осевом перемещении вниз плунжера 12 (фиг. 1 и 2) с проточкой 13, в которую радиально к центру перемещаются плашки 14 соединительного узла 8.

Расширяемые трубы 2 (фиг. 1) выполнены цилиндрическими, шпонки 7 посадочного переводника 3 выполнены в виде подвижных плашек, установленных с возможностью перемещения и фиксации в транспортном положении при отсоединении посадочного переводника 3 от обсадных расширяемых труб 2. Выше соединительного узла 8 установлен якорь 15, состоящий из расширяемого патрубка 16 с усаженным участком 17 с уплотнительными элементами 18 на наружной поверхности, а внутри расширяемого патрубка 16 установлен расширяющий конус 19 (фиг. 1 и 2) с седлом 20 под шар 21, снабженный снизу извлекающим устройством 22, оснащенным стопорными кольцами 23 под канавки 24 (фиг. 1) корпуса 11 соединительного узла 8. Расширяющий конус 19 внутри выше седла 20 снабжен канавками 25 под стопорные кольца 26 дополнительного извлекающего устройства 27 (фиг. 3), при этом диаметр расширяющего конуса 19 (фиг. 1 и 2) и диаметр корпуса 11 (фиг. 1) соединительного узла 8 на 1-5% меньше внутреннего диаметра обсадных расширяемых труб 2.

Устройство работает следующим образом.

Собирают компоновку (фиг. 1) и спускают в скважину до текущего забоя и запускают насос. За счет перепада гидравлического давления в камере раздвижного долота 1 (фиг. 1) плашки выходят в рабочее положение.

Раздвижное долото посредством переводника 9 крепится к соединительному узлу 8, а он в свою очередь жестко соединен с расширяемыми обсадными трубами 2. В верхней части расширяемых обсадных труб 2 закреплен посадочный переводник 3. Крутящий момент передается через шпонки 7 посадочного переводника 3, которые выполнены в виде подвижных плашек, установленных с возможностью перемещения и фиксации в транспортном положении при отсоединении посадочного переводника 3 от обсадных расширяемых труб 2, благодаря чему возможно передать необходимый крутящий момент от бурильных труб. Таким образом производят одновременное бурение с обсаживанием зоны осложнения.

По дохождении до заданного интервала бурение останавливают, бросают в колонну бурильных труб шар 21 (фиг. 2) и прокачивают промывочную жидкость до посадки его в седло 20 (фиг. 1 и 2) расширяющего конуса 19. Далее поднимают гидравлическое давление до расчетной величины, например, 15 МПа. Расширяющий конус 19 начинает ползти вниз, расширяя при этом усаженный участок якоря 15 с уплотнительными элементами 18 на наружной поверхности, которые плотно прижимаются к стенкам скважины, фиксируя устройство относительно стенок скважины. Дойдя до плунжера 12, извлекающее устройство 22 перемещает его вниз и стопорные кольца 23 при этом фиксируются в канавках 24 (фиг. 1) корпуса 11 соединительного узла 8. Плашки 14 (фиг. 1 и 2) перемещаются радиально к центру и попадают в проточку 13. Таким образом происходит отсоединение раздвижного долота от обоймы 10 соединительного узла 8 и появляется возможность поднятия ее на поверхность скважины.

Далее продолжают поднимать гидравлическое давление до следующей расчетной величины, например, 18 МПа. При этом посадочный переводник 3 (фиг. 1 и 2) перемещается вверх, раздавая конусом 5 (фиг. 1) сужение 6 цилиндрического конца верхней обсадной трубы, завальцованное в проточку 4 посадочного переводника 3, и герметично прижимая трубу к стенке скважины. Затем посадочный переводник 3 извлекается на поверхность скважины.

Следующая операция - это спуск на колонне бурильных труб дополнительного извлекающего устройства 27 (фиг. 3) до стыковки стопорных колец 26 в канавках 25 (фиг. 1) расширяющего конуса 19. После этого производят подъем раздвижного долота на поверхность скважины. Так как диаметр расширяющего конуса 19 и диаметр корпуса 11 соединительного узла 8 на 1-5 % меньше внутреннего диаметра обсадных расширяемых труб 2, подъем происходит без заклинок. При необходимости увеличения внутреннего диаметра производят спуск развальцевателя и развальцовывание обсадных расширяемых труб по всей длине. В скважине при этом остается обсадная труба, которая герметично перекрывает зону осложнения и скважина готова для дальнейшего бурения.

Предлагаемое устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин надежно в работе, позволяет исключить аварийные ситуации, связанные с применением профильных труб, - шламование окалиной, наличие суженных переходных участков, исключение перебуривания ствола скважины при преждевременном заваливании горной породой.

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, обсадные расширяемые трубы, спускаемые с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной трубы и шпонками. Раздвижное долото соединено с корпусом соединительного узла посредством переводника раздвижного долота, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла. Расширяемые трубы выполнены цилиндрическими. Шпонки посадочного переводника выполнены в виде подвижных плашек, установленных с возможностью перемещения и фиксации в транспортном положении при отсоединении посадочного переводника от обсадных расширяемых труб. Выше соединительного узла установлен якорь, состоящий из расширяемого патрубка с усаженным участком с уплотнительными элементами на наружной поверхности, а внутри расширяемого патрубка установлен расширяющий конус с седлом под шар, снабженный снизу извлекающим устройством, оснащенным стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла. Расширяющий конус внутри выше седла снабжен канавками под стопорные кольца дополнительного извлекающего устройства. Диаметр расширяющего конуса и диаметр корпуса соединительного узла на 1-5% меньше внутреннего диаметра обсадных расширяемых труб. Обеспечивается надежность в работе, исключение аварийных ситуаций, связанных с применением профильных труб, - шламование окалиной, наличие суженных переходных участков, исключение перебуривания ствола скважины при преждевременном заваливании горной породой. 4 ил.

Устройство для одновременного бурения и крепления зон осложнений скважин, включающее извлекаемое раздвижное долото, обсадные расширяемые трубы, спускаемые с возможностью отсоединения от колонны бурильных труб на посадочном переводнике, оснащенном проточкой с конусом под сужение цилиндрического конца верхней обсадной трубы и шпонками, раздвижное долото соединено с корпусом соединительного узла посредством переводника раздвижного долота, а обойма соединительного узла жестко соединена с нижним концом обсадных труб с возможностью отсоединения и извлечения корпуса соединительного узла от его обоймы при осевом перемещении вниз плунжера с проточкой, в которую радиально к центру перемещаются плашки соединительного узла, отличающееся тем, что обсадные расширяемые трубы выполнены цилиндрическими, шпонки посадочного переводника выполнены в виде подвижных плашек, установленных с возможностью перемещения и фиксации в транспортном положении при отсоединении посадочного переводника от обсадных расширяемых труб, выше соединительного узла установлен якорь, состоящий из расширяемого патрубка с усаженным участком с уплотнительными элементами на наружной поверхности, а внутри расширяемого патрубка установлен расширяющий конус с седлом под шар, снабженный снизу извлекающим устройством, оснащенным стопорными кольцами под канавки корпуса соединительного узла, расширяющий конус внутри выше седла снабжен канавками под стопорные кольца дополнительного извлекающего устройства, при этом диаметры расширяющего конуса и корпуса соединительного узла на 1-5% меньше внутреннего диаметра обсадных расширяемых труб.