Устройство для ориентированного бурения Советский патент 1989 года по МПК E21B7/04 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для ориентирования отклонителей в интенсивно искривленном стволе скважи- ны

Цель изобретения - повьшение точности бурения и сокращение затрат времени на ориентирование отклоните- ля.

На фиг. 1 изображено устройство для ориентированного бурения; на фиг. 2 и 3 - то же, в искривленном стволе скважины; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 5 - эид Б на фиг. и

Устройство для ориентированного бурения включает отклонит.ель 1 с пор доразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции бурильных труб 3, связанные по торцам между собой сферическими шарнирными узлами 4. Каждьш шарнирньй узел снабжен ограничителем 5 его перекоса, причем последние установлены на каждом шар- нирном узле по одной образующей секций бурильных труб 3.

Устройство соединяется с бурильной колонной 6,

Устройство для ориентированного бурения работает следующим образом.

Перед производством работ, исходя из фактического радиуса R и диаметра D скважины, диаметра d применяемых шарнирных соединений 4 юти диаметра d бурильных труб 3, если d больше d|j,определяют максимальную длину 1 бурильных труб 3, вписываюпщхся без изгиба в искривленный интервал сква- жины. .

Исходя из чувствительности выбранного прибора, которым измеряется у устья скважины крутящий момент на бурильной колонне 6, определяют минимальную длину компоновки, включающей после:довательно соединенные между собой бурильные трубы 3 и шарнирные соединения 4, и на каждом из них закрепляют, например, с помощью электрической сварки ограничители 5, исключающие осевой перекос шарнирных соединений 1 в направлении установленных ограничителей 5. Рассчитывают .изменение крутящего момента на бу- рильной колонне 6 с компоновкой гфи их повороте на один полный оборот вокруг своей оси.

с

,р

t5

о- 0

30

35 40

5550

На устье скважршы к отклоняющему снаряду 1 с породоразрушающим инструментом 2 присоединяют секции 3 бурильных труб с шарнирами, собранные так что ограничители 5 располагаются на общей образующей бурильных труб 3 и ось 7 их симметрии проходит через образующую, которая с вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1 составляет требуем)1й угол jb,

При этом, дгол (Ь рассчитывается по формуле р I , где oi - проектньй

угол между апсидальной плоскостью 9 скважины и вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1. Уголс определяют известными способами.

Устройство соединяется с колонной 6 бурильных труб.

Собранную таким образом компоновку с отклоняющим снарядом 1 бурильной колонной 6 доставляют к забою скважины, не доходя до него на 0,2- 0,3 м, и к устью скважины колонну 6 црокручивают, например, вручную с использованием динамометрического ключа на один полный оборот вращения с постоянной угловой скоростью, отмечая величину и скорость изменения крутящего момента для различных углов поворота. В это время происходят следующие процессы. Ввиду того, что компоновка вращается вокруг собственной оси, ограничители 5 проходят через точки 10, 11, 12 и 13 в одной из следующих последовательностей: Ю - 11 12- 13, 11 - 12 - 13 - 10, 12 13- 10 - 11, 13 - 10 - II - 12, в зависимости от фактического первоначального положения компоновки перед началом вращения. Так как реальная скважина может располагаться как-вы- пуклостью вверх, так и выпуклостью вниз, то в первом случае при нахождении ограничителей 5 в точке 10 компоновка не повторяет профиль скважины, бурильные трубы 3 остаются прямолинейными за счет перекоса в шарнирных соединениях 4 и крутящий момент

у устья определяется, следующей за компоновкой бурильной колонной 6, изогнувшейся по профилю скважины с некоторыми нелинейными деформациями, обусловленными ее радиусом искривления R (фиг. 2).

При вращении компоновки от точки 10 к точке 11, накопленная в бурштьной колонне 6 энергия нелинейных деформаций расходуется на ее вращение и крутящий момент у устья уменьшается, достигнув пикового минимального значения в точке 11. Причем, при приближении к точке 11 скорость изменения крутящегося момента увеличивается и достигает в ней своего максимального значения. При дальнейшем вращении нелинейные деформации колонны 6 начинают увеличиваться от точки 11 до точки 12, в которой ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении, исключив при этом осе вой перекос шарнирных соединений 4, что влечет за собой совместный изгиб по профилю скважины компоновки и бурильной колонны 6, суммарная длина которых и определяет максимальное значение крутящего момента у устья скважины (фиг. 3). При этом, при приближении к точке 12 скорость изменения крутящего момента уменьшается и достигает в ней своего мини- мального значения.

В угловом интервале от точки 12 до точки 13 крутящий момент уменьшается, а в интервале от точки 13 до точки 10 увеличивается. При этом по- вторяются физические процессы, описанные соответственно для интервалов между точками 10, 11 и 11, 12.

Для случая, когда скважина распо- лагается выпуклостью вниз, изменение крутящего момента у устья скважины имеет следующий вид. В точке 10 ограничители 5 находятся в верхней части апсидальной плоскости 9 скважины, чт исключает осевой перекос шарнирных соединений 4. Компоновка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент опреде- ляется суммарной их длиной. В точке 12 ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении апсидальной плоскости 9 и не препятствуют осевому перекосу шарнирных соединений 4 бурильные трубы 3 приобретают прямолинейную форму, не оказывая влияния на величину крутящего момента, который определяется только длиной.изогнутой по профилю скважины колонны 6.

При расположении ограничителей в точках 11 и 13 ситуация аналогична случаю, когда скважина располагается выпуклостью вверх, т.е. наблюдаются минимальньте пиковые значения крутящего момента у устья скважины и максимальные скорости его из.менения.

Таким образом,в результате первого полного оборота по величине и скорости изменения крутящего момента у устья скважины определяется факти 4eckQ,e положение ограничителей 5 относительно апсидальной плоскости 9.

Для окончательной установки откло 1ШЮ11;его снаряда 1 под расчетным углом к апсидальной плоскости 9 бурильную колонну 6 проворачивают до положения, когда на динамометрическом ключе наблюдается максимальная скорость изменения (пик минимального значения) крутящего момента (точка 11), которой предшествует при расположении скважины выпуклостью вверх минимальная скорость его изменения, и значение которого меньше максимального на расчетную величину (точка 10), а при расположении скважины выпуклостью вниз - максимальное значение (точка 10).

После установки по заданному азимуту отклоняющий снаряд 1 раскрепляют в скважине и приступают к очередному рейсу бурения.

Формула изобретения

Устройство для ориентированного бурения, включающее отклонитель с породоразрушак1ш;им инструментом, установленные над ним секции бурильных труб, связанные по торцам между собой сферическими шарнирными узлами отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности бурения и сокращения затрат времени на ориентирование отклонителя, оно снабжено ограничителями перекоса, установленными на каждом шарнирном узле по одной образующей секций бурильных труб.

12

Фиг. 5

J -of-J

10

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для ориентирования отклонителей в интенсивно искривленном стволе скважины. Цель - повышение точности бурения и сокращение затрат времени на ориентирование отклонителя. Устройство содержит отклонитель 1 с породоразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции 3 бурильных труб. Они связаны по торцам между собой сферическими шарнирными узлами 4. На каждом из последних установлены ограничители 5 перекоса. При расположении скважины выпуклостью вверх компановка из узлов 4, секций 3 и ограничителей 5 не повторяет профиль скважины, трубы остаются прямолинейными и крутящий момент определяется следующей за компановкой колонкой 6. Она изгибается по профилю с некоторыми нелинейными деформациями, обусловленными ее радиусом искривления. При расположении скважины выпуклостью вниз ограничители 5 находятся в верхней части оксидальной плоскости скважины. Это исключает осевой перекос узлов 4, компановка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент определяют по суммарной их длине. 5 ил.