Калибратор-интенсификатор Советский патент 1991 года по МПК E21B21/00 

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устрой- ствам для интенсификации очистки призабойной зоны скважины, стабилизации ее направления, ликвидации уступов и повышения качества подготовки ствола.

В большинстве случаев очистка забоев скважин несовершенна и это приводит к вторичному перемалыванию бурового шлама, ухудшая процесс разрушения горных пород, снижая механическую скорость бурения, проходку на долото и, как следствие, уменьшая технико-экономические показатели бурового процесса. Кроме того, для стабилизации направления скважины часто требуется применение стабилизаторов калибраторов, позволяющих также ликвидировать образующиеся уступы в стволе скважины.

Известен наддолотный калибратор-стабилизатор, содержащий корпус с калибрующими в окружном направлении относительно друг друга лопастями. Величина смещения лопастей вдоль оси не превышает длину одной лопасти, а длина калибрующей части устройства определяется соотношением

I - °d dy t

ly 0.0349 где ly - длина калибрующей части, мм;

Dy - диаметр долота, мм;

dy - наружный диаметр калибратора, мм;

i - допустимая интенсивность пространственного искривления ствола скважины, град/10 м.

Недостатком известного устройства является ограничение его функциональных

Os

Ч) 4 00

о

возможностей только калибрующим эффектом. Кроме того, указанное устройство создает повышенное сопротивление выносимым с забоя частицам бурового шлама и способствует образованию сальников, что снижает технико-экономические показатели буровых работ. Также установлено, что лопасти калибратора-стабилизатора имеют неравномерный износ вдоль его вертикальной оси, причем степень износа лопастей увеличивается rio мере удаления от долота, в результате чего отработанный калибратор-стабилизатор имеет форму усеченного конуса, т.е. прекращает выполнение своих функций.

Известен забойный шламодробитель- интенсификатор, включающий корпус и шламодробящие элементы, выполненные в виде лопастей, жестко укрепленных на внешней стороне корпуса. Каждая лопасть состоит из трех последовательных участков, расположенных соответственно под углами 15 ± 5°, 45 ± 5°, 60 ± 5°. Такая конструкция способствует очистке призабойной зоны скважины от частиц, выбуренной породы за счет захвата и ускорения выноса частиц лопастями.

К недостаткам данного устройства относится наличие изломов в местах переходов от участка к участку, снижающих степень выноса выбуренной породы и способствующих возникновению отложений частиц шлама в этих участках. Конструкция эта также способствует неравномерному износу лопастей и устройства и снижению работоспособности и долговечности. Кроме того, ограниченная длина устройства способствует образованию уступов в стволе скважины, что обусловливает необходимость в применении калибраторов-стабилизаторов.

Цель изобретения - повышение степени очистки забоя скважины от выбуренной породы, увеличение срока службы и эксплуатационной надежности устройства.

Технико-экономическая эффективность предложенного калибратора-интенсифика- тора определяется улучшением основных показателей процесса бурения за счет более совершенной очистки призабойной зоны лопастями с переменным углом закручивания и увеличенной длиной калиб- ратора-интенсификатора по сравнению с забойным шламодроблением. Совмещение же функций калибратора и интенсификато- ра позволяет снизить количество рейсов бурильной колонны,износ обсадной колонны, снизить количество осложнений в скважине за счет стабилизации ее ствола и исключения перегибов.

Сущность изобретения заключается в том, что угол наклона спиралей к оси корпуса выполнен изменяющимся от 15° в нижней его части до 60° в верхней его части

равномерно по их длине, а площади поперечных сечений лопастей выполнены равномерно по длине увеличивающимися снизу вверх, причем в верхней части площади поперечных сечений лопастей превышают

0 площади поперечных сечений этих же лопастей в нижней их части в 1,45-1,55 раза.

На чертеже изображен общий вид предложенного калибратора-интенсификатора. Калибратор-интенсификатор состоит из

5 корпуса 1, спиральных лопастей 2-4 армированных твердосплавным материалом 5, присоединительных резьб 6. Лопасти приварены к корпусу по спиральной линии, плавно изменяющей свой наклон относи0 тельно оси устройства от 15 до 60°. При этом сечение лопастей увеличивается снизу вверх и составляет в верхней части 1,45- 1,55 сечения нижней.

Устройство работает следующим обра5 зом.

Калибратор-интенсификатор устанавливается непосредственно над долотом;. При вращении бурильной колонны приводится во вращение и калибратор-интенси0 фикатор. При этом лопасти устройства захватывают восходящий поток бурового раствора. За счет плавного изменения изгиба лопастей происходит захват частичек шлама и по мере увеличения угла наклона

5 лопастей происходит плавный разгон частиц с выбросом их в затрубное пространство. Увеличение выброса способствует уменьшению межпластового пространства, так как в этом стесненнрм пространстве

0 увеличивается скорость восходящего потока, улучшающая вынос частиц шлама. Отсутствие резких перегибов лопастей создает благоприятные условия для работы калибратора-интенсификатора без сальников, а.

5 увеличение сечения лопастей снизу доверху, кроме улучшения выноса твердых частиц за счет увеличения их скорости споеобству- ет повышению долговечности работы устройства.

0 Формула изобретения

Калибратор-интенсификатор, включающий корпус с жестко закрепленными на его наружной поверхности калибрующими лопастями в виде спиралей, имеющих угол на5 клона к оси корпуса в нижней части 15°, а в верхней - 60°, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки забоя скважины от выбуренной породы, увеличения срока службы и эксплуатационной надежности, угол наклона спиралей к оси

корпуса выполнен изменяющимся от 15° в нижней его части до 60° в верхней части равномерно по их длине, а площади поперечных сечений лопастей выполнены равномерно по их длине увеличивающимися

снизу вверх, причем в верхней части площади поперечных сечений лопастей превышают площади поперечных сечений этих же лопастей в нижней их части в 1,45- 1,55 раза.

Изобретение относится к технике бурения скважин, к устройствам для интенсификации очистки призабойной зоны скважины, стабилизации ее направления, ликвидации уступов и повышения качества подготовки ствола. Цель изобретения - повышение степени очистки забоя скважины от выбуренной породы, увеличение срока службы и эксплуатационной надежности. Калибратор- интенсификатор имеет корпус с жестко закрепленными на его наружной поверхности калибрующими лопастями в виде спиралей, которые имеют равномерно изменяющийся по их длине угол наклона к оси корпуса. Угол наклона изменяется от 15° в нижней части до 60° - в верхней части. Площади поперечных сечений лопастей также равномерно подлине увеличиваются снизу вверх. Причем в верхней части площади поперечных сечений лопастей превышают площади поперечных сечений этих же лопастей в нижней их части в 1,45-1,55 раза. 1 ил. V Ё