Турбобур Советский патент 1991 года по МПК E21B4/02 

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при забуривании второго ствола скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности при забуривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса, снижение износа долота при спуско-подъемных операциях и осуществление контроля зарезки второго ствола.

На чертеже изображен турбобур, продольный разрез.

Турбобур содержит корпус 1 и установленный в нем посредством рэдиально-упор- ных подшипников 2 вал 3 с долотом 4. На верхней части корпуса 1 в его апсидальной плоскости установлен опорный элемент 5. Расстояние от края опорного элемента 5 до места контакта корпуса 1 со стенкой скважины не превышает диаметра долота 4. Рабочие органы 6 турбобура выполнены в виде пропеллерных турбин. Оси вала 3 и внутренней цилиндрической поверхности 7 корпуса 1 наклонены под острым углом оси внешней цилиндрической поверхности 8

о о о о

Os

корпуса 1, Этот угол определяется из выражения

tfl/J 2iXlpX2l

где Xi - максимальная толщина корпуса;

Х2 - минимальная толщина корпуса;

I- расстояние между верхней и нижней радиальными опорами вала турбобура.

Угол наклона вала к оси скважины +/J где ct-угол наклона корпуса коси скважины, определяемый из выражения

„a-uft где Од - диаметр долота;

От - диаметр турбобура;

L - расстояние от места контакта верхней точки турбобура со стенкой скважины до нижней кромки долота.

Переводчик 9 соединяет корпус 1 с колонной бурильных труб 10. Ось резьбового соединения переводника 9 с корпусом 1 наклонена под острым углом у к оси поверхности 8 в апсидальной плоскости турбобура для небольшого прижатия долота 4 к стенке скважины. Величина модуля упругости материала переводника 9, выполненного, например, из дюралюминия, меньше, чем величина модуля упругости материалов корпуса 1 и колонны бурильных труб 10, выполненных из стали.

Для гарантирования зарезки второго ствола, особенно в твердых породах, отклоняющую силу стремятся получить возможно большей. Кроме того, для облегчения и интенсификации зарезки компоновка выполняется так, чтобы угол между осями долота и скважины получался возможно большим. Применение больших отклоняющих сил в компоновках ограничивается, с одной стороны, сложностью продвижения компоновки по стволу скважины, а, с другой стороны, затруднением запуска турбобура из-за больших моментов вращения, возникающих на долоте.

Удельные моменты при зарезке кратно превосходят удельные моменты при обычном бурении.

При спуске турбобура в скважину благодаря тому, что переводник 9 обладает большой деформационной способностью, ограничивается величина усилия, прижимающего долото 4 к стенке скважины. В результате снижается износ рабочих элементов долота 4 при доводке его к месту зарезки. Ограничение силы, прижимающей долото к стенке скважин в процессе бурения, и увеличение частоты вращения необходимы по ряду причин:

уменьшение прогиба корпуса 1, отрицательно сказывающегося на процессе зарезки, так как прогиб корпуса 1 уменьшает угол между осью долота 4 и осью скважины;

снижение потребной величины момента на долоте 4, что позволяет забуриваться на высоких оборотах;

снижение амплитуды крутильных колебаний низа бурильной колонны, отрица0 тельно влияющей на процесс зарезки;

возможность работы турбобура в режимах, близких к разгонным, так как зарезки второго ствола представляет собой процесс фрезерования стенки скважины, которому

5 показан высокооборотный режим работы;

пропорционально квадрату частоты вращения увеличивается кинетическая энергия вращающейся массы, которая в большей степени поглощает пики моментов, возника0 ющих на долоте 4, а следовательно, снижает амплитуду крутильных колебаний, что, в свою очередь, в большей степени обеспечивает непрерывный контакт долота 4 со стенкой скважины в заданной точке;

5 улучшение запуска турбобура, так как удельный момент от отклоняющей силы значительно больше, чем от осевой нагрузки.

Для контроля процесса зарезки второго ствола и режима работы турбобура послед0 ний комплектуется пропеллерными турбинами, у которых восрастающая линия давления от холостого хода к тормозу.

При высокооборотном режиме зарезки второго ствола рекомендуется для зарезки

5 использовать либо алмазные зарезные долота, либо безопорные долота из Славути- ча типа ИСМ.

Формула изобретения

1.Турбобур, содержащий корпус с уста- 0 новленным в нем посредством радиальноупорных подшипников валом, рабочие органы и опорный элемент, установленный на корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности при забу5 ривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса, оси вала и внутренней цилиндрической поверхности корпуса на0 клонены под острым углом к оси внешней цилиндрической поверхности корпуса.

2.Турбобур по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения износа долота при спуско-подъемных операциях, матери5 ал переводника, соединяющего корпус с колонной бурильных труб, имеет величину модуля упругости меньше, чем у материала корпуса и колонны бурильных труб.

3.Турбобур по п.1,отличающийся тем, что, с целью осуществления контроля

зарезки второго ствола, рабочие органы выполнены в виде пропеллерных турбин,

4. Турбобур по п.1,отличающийся тем, что ось резьбового соединения переводника с корпусом наклонена под острым углом к оси внешней цилиндрической поверхности корпуса в апсидальной плоскости турбобура.

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить эффективность при забуривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота (Д) от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса (К), снизить износ Д при спуско-подъемных операциях, ; осуществить контроль зарезки второго ствола. Турбобур содержит К 1 с установленным в нем посредством радиально-упорных подшипников 2 валом 3. На К 1 установлен опорный элемент 5. Оси вала 3 и внутренней цилиндрической поверхности (ЦП) 7 К 1 наклонены под острым углом /5 к оси его внешней ЦП 8. С колонной бурильных труб 10 К 1 соединен посредством переводника 9. Материал последнего имеет величину модуля упругости меньше, чем у материала корпуса 1 и колонны бурильных труб 10. Ось резьбового соединения переводника 9 с К 1 наклонена под острым углом у к оси внешней ЦП 8 в апсидальной плоскости турбобура. Рабочие органы 6 последнего выпопне- н,ы в виде пропеллерных турбин. При спуске турбобура в скважину благодаря тому, что переводник 9 имеет большую деформационную способность, ограничивается величина усилия, прижимающего Д 4 к стенке скважины, В результате снижается износ элементов Д 4 при доводке его к месту зарезки. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. сл с

- /

J