Устройство для бурения скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B21/00 

ры, верхняя и нижняя из которых через выполненные в корпусе каналы гидравлически связаны с внешним пространством, а сред- няя-с выпускным отверстием, причем шток выполнен с боковым выходным каналом, сообщающим центральный входной канал штока с верхней камерой при верхнем положении штока и со средней камерой при нижнем положении штока.

Это устройство служит для перевода турбобура с холостого на рабочий ражим и обратно. Оно служит по конструкции и ненадежно в работе ввиду концентрации напряжений о шлицевом сопряжении узлов при выполнении рабочих операций.

Цель изобретения - расширение технологических возможностей за счет обеспече- ния возможности замены бурового раствора без подъема колонны бурильных труб при вскрытии бурением пластов с ано- мальными давлениями и повышение надежности.

Указанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее патрубок с выполненными в его теле боковым выпу- скным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный в патрубке с возможностью ограниченного возвратно- поступательного движения и передачи кру- тящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании продольного канала патрубка, резьбовые элементы на свободных концах патрубка и штока для присоединения к элементам бурильной колонны, оно, согласно изобретению, снабжено резиновым пакерующим элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной колонны, оснащенной породоразрушающим инструментом, и пустотелым цилиндром, в средней и нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал, расположенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного каналов на наружной поверхности штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением с пустотелым цилиндром, обра- зующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной полости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал, подпоршневая зона дополнительной

полости сообщена с внешним пространством, основная полость патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока - относительно средней и нижней его частей, при этом верхняя часть резинового пакеру- ющего элемента расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом штока в исходном положении последнего.

Кроме того, с целью улучшения центрирования бурильной колонны и уменьшения износа внутренней поверхности обсадной колонны, на наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство включает патрубок 1 с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием 2 и продольным каналом 3, сообщенным вверху и внизу внутренней полостью 4 патрубка, установленный в патрубке 1 с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи крутящего момента шток 5 с выполненным в верхней его части продольным входным каналом б, переходящим внизу в боковой выходной канал 7 для сообщения с боковым выпускным отверстием. Кроме того, оно снабжено резиновым пакерующим элементом 8, установленным на нижней части штока 5, и пустотелым циилиндром 9. В средней и нижней частях штока выполнен продольный канал 10, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал 11. В местах расположения боковых входного 11 и выходного 7 каналов на наружной поверхности штока 9 выполнены кольцевые проточки 12 и 13. Нижняя часть патрубка 1 выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением 14 с пустотелым цилиндром 9, образующим полость 15, Средняя часть штока 5 выполнена в виде поршня 16, размещенного в полости 15. В поршне 16 выполнен продольный дросселирующий канал 17, а подпоршневая зона полости цилиндра сообщена с пространством скважины. Внутренняя полость 4 патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости 15, верхняя часть штока - с эксцентриситетом относительно средней и нижней его частей. При этом верхняя часть резинового пакерующе- го элемента 8 расположена относительно нижней части цилиндра 9 на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом 8 штока в раздвинутом положении

устройства. Кроме того, на наружной поверхности цилиндра 9 на одном уровне и с равномерным расположением по окружности выполнено не менее трех гнезд 18 с установленными в них подпружиненными шарами 19.

Устройство работает следующим образом.

После спуска предпоследней (перед эксплуатационной) колонны перед вскрытием нефтяного или газового пласта в колонну бурильных труб на расстоянии от долота, определяемом глубиной забуривания при вскрытии продуктивного пласта и величиной требуемой нагрузки на долото, соответствующей весу нижней части колонны бурильных труб, включают предлагаемое устройство, колонну спускают в скважину и производят бурение. При этом вращающий момент с верхней части колонны передается на патрубок 1 посредством эксцентрич- но-шлицевого соединения патрубка 1, штока 5 и цилиндра 9 на нижнюю часть колонны, обеспечивая возможность возвратно-поступательного смещения патрубка 1 с цилиндром 9 относительно штока 5. Нагрузка на долото определяется весом подвешенной к устройству нижней части колонны (с учетом погружения в раствор). В процессе бурения подачу верхней части колонны производят по мере углубления нижней части. Для этого, периодически 1 растормаживая лебедку, опускают верхнюю часть колонны на величину, выработанную нижней частью и не превышающую расстояния между цилиндром 9 и пакерующим элементом 8 в растянутом положении. При этом цилиндр 9, центрируясь шарами 19 и перекатываясь по внутренней поверхности обсадной колонны, смещается вниз до упора в верхний торец пакерующего элемента 8, что фиксируется по показаниям индикатора веса на поверхности. В процессе буре- ния при периодических смещениях цилиндра 9 с патрубком 1 относительно штока 5 буровой раствор поступает к долоту, проходя из верхней полости труб через канал 3 в патрубке 1, проточку 12 и канал 10 в штоке 5. При перемещениях средней части штока 5 внутри цилиндра 9 раствор перетекает по каналу 17, демпфируя колебания нагрузки на инструмент.

При вскрытии продуктивного пласта и нарушении циркуляции колонну бурильных труб разгружают на забой скважины. При этом верхняя часть колонны вместе с патрубком 1 и цилиндром 9 занимает относительно штока 5 крайнее нижнее положение, приводя к деформации пакерующего резинового элемента 8, к разобщению каналов 13 и 11 в патрубке и штоке, совмещению канала 2 в патрубке 3 с кольцевой проточкой 13 и выходным каналом 7 в штоке 5, через которое осуществляют перекачивание бурового раствора из колонны бурильных труб в межтрубное пространство и вверх до устья. Произведя замену бурового раствора на более тяжелый при нефтегазопроявлении или более легкий при

поглощении, верхнюю часть колонны бурильных труб приподнимают, снимая пакер 8, и, совмещая через проточку 12 канал 3 в патрубке 1 с входным каналом 11 в штоке 5, производят дальнейшую углубку скважины.

Применение устройства позволяет осуществить нормализацию параметров бурового раствора при бурении в продуктивных нефтяных или газовых пластах без подъема колонны бурильных труб на поверхность и

исключить возможность аварийных ситуаций при проводке скважины.

Формула изобретения

1. Устройство для бурения скважины.

включающее патрубок с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный в патрубке с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи крутящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для

сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании продольного канала патрубка штоком, и резьбовые элементы на свободных концах патрубка и штока для присоединения к элементам бурильной колонны, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет замены бурового раствора без подъема колонны бурильных труб при вскрытии пластов в аномальными давлениями, оно снабжено резиновым пакерующим элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной колонны, оснащенной породоразрушающим

инструментом, и пустотелым цилиндром, в средней и нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока з боковой входной канал, расположенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного каналов на наружной поверхности штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым со- единением с пустотелым цилиндром,

образующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной полости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал, подпоршневая зона дополнительной полости сообщена с внешним пространством, а основная полость патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока - относительно средней и нижней его частей, при этом верхняя часть резинового пакерующего элемента

0

расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и выходным каналом штока в исходном положении последнего.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что, с целью улучшения центрирования бурильной колонны и уменьшения износа внутренней поверхности обсадной колонны, на наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами.

Использование: замена бурового раствора без подьема колонны бурильных труб. Сущность изобретения; устройство имеет совмещенный с пакером механизм переключения, состоящий из цилиндра с присоединенным к нему посредством неподвижного шлицевого соединения патрубком, имеющим внутреннюю эксцентричную полость, и помещенного в цилиндре и во внутренней полости патрубка штока. Верхняя часть штока выполнена с наиИзобретение относится к горному делу, преимущественно к буровым устройствам по совершенствованию компоновок низа бурильной колонны (КНБК). Известно устройство, позволяющее осуществлять переключение промывки о зависимости от требуемой технологической схемы. Однако оно не применимо в рассматриваемом случае. меньшим диаметром эксцентрично в его оси. Средняя часть штока имеет наибольший диаметр и помещена во внутреннюю полость цилиндра. Нижняя часть штока выполнена со средним диаметром и установленным на ней резиновым элементом пакера. В штоке и утолщенной части патрубка выполнены продольные каналы, совмещаемые через приточку на штоке во время бурения и сообщающие полости верхней и нижней частей бурильной колонны. В верхней части штока выполнен продольный канал, совмещенный через проточку на штоке с поперечным каналом в теле патрубка при посадке верхней части колонны бурильных труб и пакера и сообщающий внутреннюю полость верхней части колонны на глубине расположения устройства с межтрубным пространством. В средней части штока наибольшего диаметра выполнен продольный канал. В нижней части цилиндра - поперечный. Эти каналы сообщают полости цилиндра с меж трубным пространством. На наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами с возможностью их взаимодействия с внутренней поверхностью обсадной колонны. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. Известно устройство, включающее полый корпус с уплотнениями и выпускным отверстием, и установленный в корпусе шток с центральным входным каналом и профилированными пазами переменной высоты, в которых размещены пальцы с кольцом. Это устройство отличается тем. что полость между штоком и корпусом разделена по оси на три изолированные камеf VJ 00 hO hO о 00 со