Способ бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E21B7/20 E21B7/28 

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к бурению скважин, преимущественно горизонтальных и слабонаклонных.

Целью изобретения является повыц ение эффективности бурения путем ускорения процесса удаления продуктов разрушения.

На фиг. 1 показан о 5 1ций вид в положении увеличения объема камеры: на фиг.

2-- то же, при минимальном объеме камеры.

Способ бурения горизонтальных и слабо- наклонных скважин заключается в следующем.

В процессе бурения происходит разру- пение забоя pacпJИpитeлeм 1, после чего продукты разрушения попадают в приза- бойное пространство, где поверхностью забоя, стенок скважины и ограждающей стенки 2, закрепленной на заднем опорном фонаре

3посредством гидроцилиндра 4, образуется камера. Влажность продуктов разрушения повышают до образования текучей пульпы, например, путем подачи в призабойное пространство жидкости по трубке-каналу 5, выполненной в цилиндрической обечайке 6 заднего опорного фонаря 3. Содержимое камеры перемешивают породоразрушаю- шими элементами вращающегося расширителя 1 и возвратно-поступательно движущейся вдоль оси расширителя ограждающей стенкой 2. Увлажненные продукты разрушения загружают в шнековый буровой став 7 в радиальном и осевом направлениях.

Загрузку можно осушествлять путем повышения их объема в камере до уровня, обеспечивающего транспортирование продуктов разрушения шнековым буровым ставом. Загрузку увлажненных продуктов разрушения можно осуществлять также путем их вытеснения в шнековой буровой став, например, посредством изменения объема камеры, для чего ограждающую стенку 2 перемещают с помощью штока гидроцилиндра 4 в сторону рас цирителя.

Изменение объема камеры осуществляют либо одновременно с разрушением забоя, для чего скорость выдвижения штока гидроцилиндра 4 должна быть выше скорости б рения, либо без разрушения забоя.

Последний случай может быть реализован как при врашении инструмента, так и при его остановке, когда загрузка продуктов разрушения сопровождается их перемешиванием элементами камеры. Для улучшения процесса перемешивания ограждающую стенку 2 перемещают циклически возвратно- поступательным движением вдоль оси скважины. Изменение объема камеры целесообразно производить в пределах зоны переме- щивания текучей пульпы.

Способ осуществляется устройством для бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин.

Устройство содержит шнековый буровой тав 7 в обсадной колонне труб, опорно- риемный лоток 8 с радиальным окном в ерхней части и торцовыми окнами 9, рас- иритель 1 с разрушающими элементами

10, подшипниковым узлом 11, прикрепленным к лотку 8, и задним опорным фонарем 3. Внутри подп ипникового узла 11 расположен 12, который соединен с одной стороны с секцией шнекового бурового става 7, а с

другой - с валом 13, на котором размещен чадний опорный фонарь 3 с возможностью фиксации, например, посредством шквс.рня 14. Задний опорный фонарь 3 имеет цилиндрическую обечайку 6, в которой выполнена трубка-канал 5 для подачи жидкости и элег. енты 15 для крепления трубы- кожуха, например, проушины.

На заднем опорном фонаре 3 закреплен а ограждаюшая стенка 2 nocpj-дством, по крайней мере одного гидроцилиндра 4 с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси щнекового бурового става 7. При этом ограждающая стенка 2 размещена внутри цилиндрической обечайки 6 с возможностью перемещений и герметично сопряжена с ее внутренней поверхностью.

Устройство работает следующим образом.

Вращательное движение передается от

ротора бурошнековой машины чере шнекоBt iH буровой став 7 и вал 12 расширителю

1и валу 13 Осевое перемещение передается от механизма подачи через колонну обсадных труб, опорно-приемный лоток 8, подшипниковый узел 11 расширителю 1, а палее через вал 13, шкворень 14 заднему

опорному фонарю 3 . Расширитель разрушает забой элементами 10, а разрушенная порода попадает в призабойную зону, в которую также посотупает жидкость через трубку-канал 5. При этом ограждающая стенка

2образует с забоем и стенками расширенной скважины камеру, в которой происходит

перемешивание ее содержимого элементами вращающегося расширителя 1 и поступательно движущейся ограждающей стенкой 2. Образовавшаяся пульпа под действием центробежных сил расширителя 1 из его внут- ренней поверхности попадает в радиальное окно опорно-лриемного лотка 8 и одновременно с этим по достижению соответствующего уровня поступает через торцовые окна 9 опорно приемного лотка 8 в зону работы

щнекового бурового става 7. Загрузка разжиженных продуктов разрушения может осуществляться как путем повыщения их объема в камере (скорость перемещения njTOKa гидроцилиндра 4 равна скорости бурения), так и путем их вытеснения в шнековый

буровой став 7, например, посредством изменения объема камеры (скорость пере- мешения штока гидроцилиидра 4 больше скорости бурения). При этом огражлаюшая

стенка подвижно-герметично сопряжена с внутренней поверхностью цилиндрической обечайки и конгруэнтна поверхности вращения обращенных к стенке элементов расширителя, что позволяет осуществлять более полное удаление продуктов разрушения из расширяемой скважины за счет уменьшения объема камеры.

Формула изобретения

. Способ бурения горизонтальных и слабокаклонных скважин, включающий расширение пионерной скважины механическим разрушением забоя с последующим удалением продуктов разрушения шнековым ставом, заключенным в обсадную колонну труб с загрузочным окном в призабойном пространстве путем загрузки щнекового става в радиальном направле 1ии. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности бурения путем ускорения про- цесса удаления продуктов разрушения, в призабойном пространстве раси ирителя образуют камеру, заполняют ее жидкостью и продуктами разрушения забоя, перемешивают содержимое камеры до образования текучей пульпы и загружают увлажненные продукты разрушения в шнековый буровой став одновременно в радиальном и осевом направлениях.

-2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в осевом направлении увлажненные продукты разрушения загружают в шнековый буровой став путем повышения их объема в камере до уровня, обеспечивающего транспортирование продуктов разрушения шнековым буровым ставом.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что увлажненные продукты разрушения заг1

10

, 20зо

25

35

2

ружают в осевом направлении в шнековый буровой став посредством изменения объема камеры.

. Способ по пп. I и 3, отличающийся тем, что объем камеры изменяют одновременно с разрушением забоя.

5.Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что объем камеры изменяют без разрушения забоя.

6.Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что перемешивание продуктов разрушения с жидкостью осуществляют элементами расширителя и камеры.

7.Устройство для бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин, включающее Ц чековый буровой став, размещенный в обсадной колонне труб, опорно-приемный лоток с окном в верхней части, расширитель с породоразрушающими элементами, подшипниковым узлом, прикрепленным к лотку, и задним опорным фонарем, размещенным на валу с возможностью фиксации с цилиндрической обечайкой, имеющей элементы для крег1, 1ения трубы-кожуха, отличающееся тем, что оно снабжено ограждающей стенкой, устан овленной на оси вала и закрепленной на заднем опорном фонаре, в опорно-при- Г миом лотке выполнены торцовые окна, а в верхней торцовой части цилиндрической обечайки выполнен канал для подачи жидкости в призабойное пространство.

8.Устройство по п. 7, отличающееся тем, что ограждающая стенка закреплена на заднем опорном фонаре посредством по крайней мере одного гидроцилиндра с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси вала фонаря и размещена внутри цилиндрической обечайки заднего опорного фонаря с возможностью перемещения и герметично сопряжена с ее внутренней поверхностью.

;j 5

Изобретение относится к горному делу и строительству, в частности к бурению скважин. Цель - повышение эффективности бурения путем ускорения процесса удаления продуктов разрушения. При осуществлении способа бурения горизонтальных и слабонаклонных скважин расширяют пионерную скважину расширителем (Р) 1 и удаляют продукты разрушения шнековым буровым ставом (ШБС) 7 в камеру, образованную в призабойном пространстве. Затем камеру заполняют жидкостью по трубке-каналу 5 и Р 1 перемешивают ее с продуктами разрушения до образования текучей пульпы. Загружают увлажненные продукты разрушения в ШБС 7 одновременно в радиальном и осевом направлениях. Загрузку осуществляют путем повышения их объема в камере до уровня, обеспечивающего транспортирование продуктов разрушения ШБС 7. Загрузку увлажненных продуктов разрушения можно осуществлять также путем их вытеснения в ШБС, например, изменением объема камеры. Для этого ограждающую стенку 2 перемещают с помощью штока гидроцилиндра 4 в сторону Р 1. Изменение объема камеры осуществляют либо одновременно с разрушением забоя, либо без разрушения забоя. Устройство для бурения скважин включает ШБС 7, размещенный в обсадной колонне труб опорно-приемный лоток 8 с радиальным окном в верхней части и торцовыми окнами 9 и Р 1 с разрушающими элементами 10. Внутри подшипникового узла 11 расположен вал 12, который соединен с одной стороны с секцией ШБС 7, а с другой - валом 13, на котором размещен задний опорный фонарь 3. На нем закреплена ограждающая стенка 2, которая установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси ШБС 7 гидроцилиндром 4. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

7 9

, / ///у///// .o

.y, ...-x- .-хУ-г; тидиОСГПЬ

Ш