Способ направленного бурения скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21B7/06 

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и может быть использовано для изменения или сохранения направления ствола скважины.

Цель изобретения - повышение точности проводки ствола скважины.

На фиг. 1 представлено устройство для направленного бурения скважин; на фиг. 2 - вариант выполнения гидравлического узла вращения масс устройства; на фиг. 3 - схема взаимодействия компоновки бурильной колонны, включающей устройство для направленного бурения, со стволом скважины.

Способ направленного бурения скважин осуществляется следующим образом.

Компоновка низа бурильной колонны с размещенными в ее полости по оси цилиндрическими массами спускается в скважину и устанавливается на ее забой. На долото создают нагрузку и осуществляют углубление скважины при постоянном режиме. В процессе бурения цилиндрические массы вращают, причем регулирование изменения направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления вращения последних.

Устройство для направленного бурения скважин состоит из корпуса 1, снабженного верхним 2 и нижним 3 переводниками. В корпусе 1 на подшипниках 4 размещается цилиндрическая масса 5, выполненная в виде диффузора струйного насоса, насадка 6 которого размещена в верхнем переводнике 2 и зафиксирована пружинным кольцом 7.

сд со со

СП

ю

10

15

20

В корпусе устройства выполнены радиальные отверстия 8, обеспечивающие гидравлическую связь камеры 9 смешения струй- ного насоса с затрубным пространством. В канале диффузора 5, в верхней его части, внизу или по всей длине (не показано) размещен гидравлический узел вращения масс 5, выполненный в виде турбины 10, зафиксированной от проворота штифтом 11, а в осевом направлении - пружинным кольцом 12.

Полость между корпусом 1 и цилиндрической массой 5 заполнена маслом и закрыта сверху и снизу торцовыми уплотнениями 13 и закрепленными на ней гайкой и контргайкой 14. Закрепление подшипников 4 в корпусе 1 осуществляется посредством дистанционной втулки 15, затяжкой нижнего переводника 3.

Масло заливается непосредственно перед бурением через заправочные пробки 16. В качестве гидравлического узла вращения масс 5 может быть использовано сегнерово колесо 17, причем для повышения его КПД внутренняя поверхность нижнего переводника 3 может быть выполнена ребристой, в виде ступеней 18, торцовые поверхности которых перпендикулярны осям сопл сегне- рова колеса 17.

Устройство устанавливается в нижней части бурильной колонны, непосредственно над долотом, причем их количество может быть, например, два.

Компоновка низа бурильной колонны, включающая устройство для направленного бурения, спускается в скважину. Создают нагрузку на долото 19 и осуществляют углубление скважины при постоянном режиме бурения. При этом промывочная жидкость 5 объемом QI подается буровым насосом, проходит через насадок 6 и попадает в диффузор 5 струйного насоса. В камере 9 образуется разряжение, что обеспечивает подсос дополнительного объема жидкости Q2 из за- трубного пространства через отверстия 8. Увеличенный объем жидкости посредством турбины 10 или сегнерова колеса 17 раскручивает цилиндрическую массу 5 до расчетной частоты вращения. Затем жидкость попадает в расположенное ниже устройство и совершает указанную работу, раскручивая массу 5 в другую сторону (за счет направления лопаток турбины 10).

25

30

40

45

Осевая нагрузка Р, вызывает появление отклоняющей силы G на долоте 19 при потере устойчивости колонны. Так как осевая нагрузка Р изменяется из-за зубцо- вых и грунтовых колебаний долота, то и отклоняющая сила G изменяется по величине и направлению, что приводит к изменению траектории скважины по зенитному и ази0

5

0

5

5

0

0

5

0

мутальному углам. Наличие тандема предлагаемых устройств, с определенными массами и раскручивание их до расчетной частоты вращения, причем в разные стороны, в сочетании с изменением силы G, вызывает в них появление гидроскопических моментов, также противоположно направленных и сопротивляющихся изменению направления силы G при потере устойчивости колонны. Противоположно направленные моменты взаимно компенсируются и стабилизируют траекторию скважины.

При вращении гироскопов в одном направлении можно обеспечить разворот скважины относительно оси Y, в плоскости Хо, т.е. исправить азимут. Гироскопические моменты обеспечивают также стабилизацию зенитного угла.

Формула изобретения

. Способ направленного бурения скважин, включающий размещение в полости бурильной колонны по ее длине цилиндрических масс, вращение бурильной колонны и углубление ствола скважины с регулированием изменения его направления при постоянном режиме разрушения горной породы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности проводки ствола скважины, цилиндрические массы вращают соосно с бурильной колонной, а регулирование изменения направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления вращения цилиндрических масс.

2.Устройство для направленного бурения скважин, включающее расположенные по длине бурильной колонны с возможностью вращения цилиндрические массы, отличающееся тем, что цилиндрические массы установлены в полости бурильной колонны по ее оси на подшипниках, снабжены гидравлическим узлом вращения и выполнены в виде диффузора струйного насоса, камера смешения которого сообщена с внешним пространством.

3.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что гидравлический узел вращения масс выполнен в виде осевой турбины, размещенной внутри диффузора вверху, внизу или по всей его длине.

4.Устройство по п. 2, отличающееся тем, что гидравлический узел вращения масс выполнен в виде сегнерова колеса с соплами, размещенного внизу диффузора и жестко с ним связанного.

5.Устройство по п. 4, отличающееся тем, что внутренняя поверхность бурильной колонны в месте расположения сегнерова колеса выполнена ребристой, торцовые поверхности которой перпендикулярны осям сопл сегнерова колеса.

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и может быть использовано для изменения или сохранения направления ствола скважины. Цель - повышение точности проводки ствола скважины. В полости бурильной колонны по ее длине размещают цилиндрические массы. Последние вращают соосно с бурильной колонной и углубляют ствол скважины. Изменение направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления цилиндрических масс. Устройство для осуществления данного способа содержит расположенные по длине бурильной колонны с возможностью вращения цилиндрические массы. Последние установлены в полости бурильной колонны по ее оси на подшипниках, имеют гидравлические узлы вращения и выполнены в виде диффузора струйного насоса. Камера смешения струйного насоса сообщена с внешним пространством. Осевая нагрузка вызывает появление отклоняющей силы на долоте при потере устойчивости колонны. Так как осевая нагрузка изменяется из-за зубцовых и грунтовых колебаний долота, то и отклоняющая сила изменяется по величине и направлению, что приводит к изменению траектории скважины по зенитному и азимутальному углам. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1

Фиг. г

риг.З