Устройство для бурения скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/10 E21B17/00 

1

Изобретение относится к буровой технике, а именно к техническим средствам для предупреждения искривления ствола скважины при роторном способе бурения.

Известна компоновка нижней части бурильной колонны для проводки вертикальных скважин роторным способом, содержащая долото, утяжеленную бурильную трубку с верхним и нижним калибраторами, каждый из которых состоит из корпуса и калибрующих элементов; при этом каждый калибратор снабжен упорами, установленными, между его корпусом и калибрующими элементами и расположенными напротив упругих звеньев в диагональных секторах, образованных двумя взаимно перпендикулярньми плоскостями, проходящими через середину калибратора, причем упоры и упругие звенья одного калибратора относительно другого расположены вертикально .

Наиболее близким к изобретению является устройство для бурения скважин, включающее бурильные трубы, полый вал с пилот-долотом, расширитель, телескопически связанньй с полым валом посредством кулачковой муфты и фиксатор осевого положения рас1Ш1рителя относительно полого вала м.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не позволяет бурить, глубокие скважины, кроме того имеет сложную конструкцию и низкую механическую скорость бурения.

Цель изобретения - увеличение механической скорости бурения и упрощение конструкции устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для бурения скважин включающем бурильные трубы, пблый вал с пилот-долотом, расширитель, телескопически связанный с полым валом посредством кулачковой муфты, и фиксатор осевого положения расширителя относительно полого вала, корпус расширителя жестко связан с колонной бурильных труб, а рабочие элементы расширителя имеют толкатели со скошенной торцовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия с фиксатором расширителя для вывода его из рабочего поло жения.

На фиг. 1 схематически изображено устройство для бурения скважин, об14Tt

щий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для бурения скважин содержит трубчатый корпус 1 с размещенным телескопически в нем поль1м валом 2, снизу которого крепится переводник 3 с пилот-долотом 4, а верхний конец представляет утолщенную часть, соединенную с кулачковой полумуфтой 5, входящей в зацепление с полумуфточ 6, соединенной посредством резьбы с корпусом 1. Кулачковая полумуфта 6 скорпусом 1 одновременно является расаирителем, в котором устанавливаются быстросъемные породоразрушающие резцы 7 (жестко) и резцы 8 (с возможностью продольного перемещения их относительно оси 9) .

На подвижных резцах 8 установлен толкатель 10 с наконечником 11, имеющим скошенную торцовую поверхность, взаимодействующую с фиксатором 12 осевого положения расширителя относительно полого вала, фиксатор 12 подпружинен пружиной 13 и установлен в окне корпуса 1, закрытого кожухом 14. В верхней части корпуса 1 установлена сигнализирующая диафрагменная заслонка 15, полумуфты 5 и 6 образуют кулачковую муфту 16 для связи расширителя с полым валом, корпус 1 расширителя имеет резЁбу 17 для жесткой СВЯЗИ с бурильными трубами (не показаны).

Устройство работает следующим образом.

До спуска устройства в скважину его необходимо собрать. Для этого на верхний конец полого вала 2 наворачивается кулачковая полумуфта 5, которая устанавливается в корпус 1, а затем ввинчивается в него кулачковая полумуфта 6.. К нижнему концу полого вала 2 крепится переводник 3 с пилот-долотом 4. Б корпус кулачковой полумуфты (расширителя) 6 закрепляются быстросъемные резцы 7 и 8 и устанавливаются толкатели 10 с клиновыми наконечниками 11. В окне корпуса 1 устанавливаются фиксаторы 12 с пружинами 13 и закрываются кожухом 14.

Б верхней .(резьбовой части) корпуса 1 устанавливается заслонка 15.

Собранное устройство присоединяется к УБТ и спускается в скважину. , Процесс бурения и последукнчая расширка скважины до требуемого диаметра осуществляется следующим образом. Первоначально бурится пилотствол при максимально.допустимой нагрузке на пилот-долото 4, при этом вращение от ротора на пилот-долото 4 передается через фиксаторы 12, вхо дящие в зацепление с полым валом 2. При бурений пилот-ствола полумуфтарасширитель 6 вьшолняет функцию цент ратора. После того, как пробурен интервал соответствующий расстоянию от пилотдолота 4 до резцов 8, на них начинает создаваться нагрузка,, в результате чего они смещаются вверх, а так как они связаны с толкателями Ю, на которых имеются наконечники 11, то нагрузка передается на фиксаторы 12 и выводит их из зацепления с полым валом 2 в нейтральное положение а это, в свою очер-чдь, приводит к разъединению кулачковой муфты 16 и остановке пилот-долота 4. После этого осуществляется только расщирение пробуренного интервала, а полый вал 2 служит направляющей, по которой движется расширитель. Интервал рас|Ширки равен расстоянию от корпуса расширителядо верхнего торца перешодника 3. На этом же расстоянии в трубчатом корпусе 1 установлена диафрагменная заслонка 15, которая свободно-проворачивается на своей оси. При оконча нии процесса расширки под действием торца полого вала 2 диафрагменная заслонка 15 проворачивается и перекрьтает его канал, что приводит к резкому изменению давления, которое фиксируется на манометре, установле ном в буровой. Поэтому во избежание порыра предохранительных диафрагм на буровых насосах необходимо приподнять бурильный инструмент (предварительно выключив ротор) на высоту, несколько превышающую интервал расширки, что позволяет привести устройство в исходное положение. Процесс проводки ствола скважины осуществляется по следую1;ей схеме: бурение пилот-ствола - расширка отрыв бурильного инструмента (зарядка устройства) - бурение пилотствола. Таким образом, создаются условия для полного предупреждения искривления ствола скважины, бурящейся в сложных геологических условиях и получения высоких скоростных показателей бурения. Известно, что с уменьшением диаметра долот уменьшается и интенсивность искривления скважин. С установкой центрирую11их и стабилизирующих устройств над долотом искривленке скважин прекращается, но по мере увеличения зазора между стенками скважины и центрируннцими устройствами - возобновляется. В устройстве зазор между стенками скважины и резцами расширителя отсутствует, поэтому когда осуществляется бурение пилот-ствола расширитель, установленный над долотом на расстоянии 2-3 м от него, вьтолняет функции не только центратора, но и производит калибровку ствола, т.е. выполняет функции калибратора, Вследствие этого искривлений пилот- . ствола не происходит. При растирке пилот-скважины до требуемого диаметра искривление предотвращается тем, что для расширителя служит направлением полый вал с пилот-долотом, который воспринимает боковые усилия, действующие на расширитель, и тем самым предотвращает искривление. Технико-экономическая эффективность от использования изобретения заключается в снижении материальных затрат, связанных с проводкой скважины, за счет упрощения конструкции устройства.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, включающее бурильные трубы, полый вал с пилот-долотом, расширитель телескопически связанный с полым валом посредством кулачковой муфты, и фиксатор осевого положения расширителя относительно полого вала, отличающееся тем, что, с целью увеличения механической скорости бурения и упрощения конструкции, корпус расширителя жестко связан с колонной бурильных труб, а рабочие элементы расширителя имеют толкатели со скошенной торцовой поверхностью, установленные с возможностью взаимодействия с фиксатором расширителя для вывода его из рабочего положения. (Л