Устройство для бурения скважин Советский патент 1992 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в заданном направлении.

Известно устройство для бурения скважины, состоящее из долота, вала, корпуса, радиальной опоры между ними и узла, создающего боковое усилие на долото, выполненного в виде эксцентричного ниппеля турбобура, радиус выступающей части которого превышает радиус, долота 1

Недостатком устройства для бурения скважины является низкая эффективность и надежность направленного бурения, обусловленные статичностью бокового усилия на долото при фрезеровании стенки ствола в сторону изменения направления бурения, опасностью чрезмерного возрастания бокового усилия от начала к концу долбления за счет радиального износа долота, затруднением спуска устройства с эксцентричным ниппелем турбобура в скважину повышенным износом обсадной колонны при спуско-подъемных операциях

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для бурения скважины, включающее долото, корпус с опорной поверхностью, установленный на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении груз 2.

Недостатком является необеспеченность целенаправленного искривления ствола скважины.

Целью изобретения является обеспечение целенаправленного искривления ствола скважины.

Достигается поставленная цель тем, что в устройстве для бурения скважины, включающем долото, корпус с опорной поверхностью, установленный на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении груз, опорная поверхность корпуса выполнена конической со стороны груза, груз выполнен эксцентричным и имеет ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность в виде сектора с центральным углом не более 180°.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Эксцентрично выполненный груз, имеющий ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность наносит удары, которые, благодаря конусному сопряжению поверхностей соударения и геометрии (поверхность в виде сектора с центральным углом не более 180, будут преобразовываться в дискретные боковые усилия на долото в сторону изменения направления бурения.

Дискретность приложения бокового усилия на долото в сторону изменения направления бурения обеспечивается преобразованием энергии продольных колебаний

низа бурильной колонны в направленные удары колеблющегося груза.

Каждый удар груза будет приводить к радиальному смещению долота за счет изгиба вала и корпуса устройства и, соответст0 венно, и фрезерующему воздействию долота на стенку ствола (пробуриванию) в плоскости забоя в требуемом направлении. За счет незначительных по величине единичных боковых смещений, по большому их

5 числу, будет происходит целенаправленное искривление ствола скважины.

На фиг.1 представлено устройство для бурения скважины; на фиг.2 и 3 показаны разрезы по сечениям А-А и Б-Б на фиг.1.

0 Устройство для бурения скважины включает долото 1 с валом 2, корпус 3 с кольцевым выступом 4 в нижней части, опорная поверхность которого выполнена конической. На корпусе 3 с возможностью враще5 ния и перемещения в осевом направлении установлен груз 5, который выполнен эксцентричным, т.е. с эксцентричной относительно оси вращения массой, и выполненным в виде части кольца продольным

0 выступом б, торцевая опорная поверхность которого ответна конической опорной поверхности корпуса, т.е. сопрягаема с коническим выступом 4 на корпусе 3 и выполнена в виде сектора с центральным

5 углом не более 180°. Между грузом 5 и корпусом 3 встроены радиальные опоры 7. Аналогичная опора размещена между, валом 2 и корпусом 5 в непосредственной близости от долота 1. Устройство, содержащее вышепе0 речисленные детали, присоединено к забойному двигателю 8

Устройство для бурения скважины работает следующим образом. Его размещают в

5 нижней части бурильной колонны под турбобуром и спускают в искривпенную скважину. Включают циркуляцию и осуществляют бурение. При этом возникают продольные колебания долота, вызывающие

0 соответствующие колебания эксцентричного груза 5 с продольным выступом 6, которым наносятся удары по коническому кольцевому выступу 4 на корпусе 3, что приводит к подбуриванию скважины в на5 правлении, противоположном азимуту искривления скважины.

Продольный выступ груза выполнен азимутально ориентированным относительно эксцентричной массы груза в зависимости от наперед заданного (требуемого)

азимутального направления искривления скважины.

Например, требуется выправление искривленной скважины, т.е. изменить направление искривления скважин на 180° и приблизить зенитный угол к 0°. Для решения указанной задачи продольный выступ груза выполнен с ориентировкой на 180° относительно эксцентричной массы груза. В процессе бурения груз автоматически со- риентируется эксцентричной массой в сторону лежачей стенки ствола, обеспечив тем самым расположение продольного выступа с противоположной стороны, т.е. со стороны висячей стенки ствола. Наноси- мые удары колеблющего груза через продольный выступ по кольцевому выступу на корпусе будут трансформироваться в боковые усилия на долоте в сторону лежачей стенки, обеспечивая постепенное выправ- ление искривленной скважины. Для изменения направления скважины вправо от фактического азимута ее искривления продольный выступ- груза выполняют ориентированным влево относительно эксцентричной массы груза, а для изменения направления скважины влево - выполняется ориентированным вправо.

При создании дискретного бокового усилия на долото, основанного на динамике

работающего долота, боковое усилие в сторону изменения направления скважины будет 1,2-1,5 раза больше, чем статическое боковое усилие на долото, что обеспечит более эффективное изменение направления искривления скважины, а также обеспечит беспрепятственный допуск устройства к забою скважины, предотвратить повышенный износ обсадных труб и стенок открытого ствола при СПО и, что является важным преимуществом, позволит автоматизировать процесс самоориентирования устройства для бурения скважины, с соответствующей экономией времени, связанного с выполнением операций по ориентированию отклонителя.

Формула изобретения Устройство для бурения скважин, включающее долото, корпус с опорной поверхно- стью, установленный на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении, груз, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью направленного искривления ствола скважины, опорная поверхность корпуса со стороны груза выполнена конической, груз выполнен эксцентричным и имеет ответную конической опорной поверхности корпуса поверхность в виде сектора с центральным углом не более 180°.

Изобретение относится к горному делу и предназначено для бурения скважин в заданном направлении. Цель изобретения - направленное искривление ствола скважины. Устройство включает долото 1 с валом 2, корпус 3 с кольцевым выступом 4 в нижней части. Опорная поверхность последнего выполнена конической. Груз 5 установлен на корпусе с возможностью вращения и перемещения в осевом направлении. Груз 5 выполнен эксцентричным и имеет опорную поверхность 6 в виде сектора с центральным углом не более 180°. Между грузом 5 и корпусом 3 расположены радиальные опоры 7. Вал 2 присоединяется к валу забойного двигателя (не показан). В процессе бурения возникают продольные колебания долота 1, которые вызывают соответствующие колебания груза 5. При взаимодействии опорных поверхностей 4,6 корпуса 3 и груза 5 соответственно на долото 1 действует поперечная сила. Под действием этой силы долото 1 разрушает горную породу в диаметрально противоположном эксцентриситету груза 5 направлении.3 ил. СЛ С VJ VJ О СЛ Ь ю 1Ы

Фиг. 2

6-6