Роторно-турбинный бур Советский патент 1993 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении вертикальных скважин большого диаметра.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей бура и уменьшение отклонения оси скважины от вертикали.

Техническое преимущество предложенного бура по сравнению с прототипом состоит в том, что РТБ имеет диаметр в транспортном положении, равный или меньше диаметра скважины, а в рабочем положении - больше диаметра скважины. Кроме того, породоразрушающий инструмент имеет вооружение на боковой и торцовой поверхностях.

Общественно-полезное преимущество заключается в том, что РТБ позволяет образовать местную уширенную полость в скважине. Эта полость способствует повышению эффективности буровых работ при исправлении кривизны в ранее пробуренном стволе скважины.

На фиг.1 показан роторно-турбинный бур, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.

Роторно-турбинный бур состоит из траверсы 1, набора утяжелителей 2 и турбобуров 3, прикрепленных к траверсе 1, На валу 4 одного из турбобуров закрепляется породоразрушающий инструмент 5, а на другом -заглушка 6. Породоразрушающий инструмент 5 выполнен в виде цилиндрической фрезы, армированной породоразрушаю- щими элементами, расположенными на ее торце и боковой поверхности 7. Боковая поверхность 7 фрезы имеет срез 8, который выполнен криволинейным по радиусу с центром, смещенным от оси фрезы в сторону, противополох ную срезу. Причем удвоенное минимальное расстояние от среза 7 фрезы до оси бура 10 меньше или равно максимальному поперечному сечению набора утяжелителей 2.

Роторно-турбинный бур работает следующим образом.

С/)

с

оо

о ел ел w

У подготовленного к работе бура породоразрушающий инструмент 5 ориентируют таким образом, чтобы срез 8 на боковой поверхности 7 был направлен в сторону, противоположную оси скважины 9. В таком положении бур на бурильных трубах спускают в скважину до интервала, в котором, по данным инклинометрических исследований, отмечено искривление ствола. При этом РТБ скользит своим корпусом по лежачей стенке в искривленном стволе. Остановившись на намеченной отметке глубины, включают буровой насос и прокачивают жидкость через турбобур. В таком положении долото не вращается, так как ему меша- ет стенка скважины, но его кромка, образованная пересечением цилиндрической поверхности и скоса, прижимается к стенке скважины с усилием, зависящим от крутящего момента, развиваемого турбобуром. С поверхности ротором начинают вращать .с повышенной частотой колонну бурильных труб вместе с РТБ. Так как масса фрезы 5 относительно оси 10 бура динамически не уравновешена, то указанная выше кромка под влиянием центробежной силы дополнительно прижимается к стенке скважины, Так как осевой подачи бура при этом нет, то породоразрушающий инструмент только фрезерует стенку скважины, постепенно расширяя ее. Фреза при этом кроме переносного вращения имеет возможность частично вращаться и вокругсвоей оси. Вращение бура ротором ведут до тех порь пока в скважине на уровне долота не выбурится кольцевое пространство 11, в котором долото начнет свободно вращаться.

Образование такой полости 11 возможно проводить как в вертикальных скважинах, так и в искривленных.

После этого вместе с вращением ротором колонны бурильных труб и РТБ осуществляют осевую подачу. При этом будет происходить расширение пробуренной ранее скважины. После того как РТБ углубится на свою длину, он займет в образованной полости более вертикальное положение. Ось образованной полости смещена в сторону лежачей стенки, что определяет эффективность исправления кривизны скважины. Однако, если пробуренный ранее ствол имел значительное отклонение оси от вертикали, то РТБ будет своим корпусом касаться лежачей стенки скважины. Продолжая углубление, фреза, проходя к лежачей стенке скважины, своей кромкой, образованной пересечением цилиндрической поверхности и

скосом, постепенно внедряется и разрушает ее. Такое бурение ведут до тех пор, пока РТБ не займет вертикальное положение. При этом может произойти зарезка нового ствола, если скважина была значительно искривлена, или при незначительном искривлении, будет выполаживание искривленного ствола.

Предлагаемым буром можно осуществлять местное уширение в скважине, в том

числе из-под башмака обсадной колонны.

Таким образом, предложенным РТБ по сравнению с прототипом можно уменьшать отклонение оси скважины от вертикали, производить зарезку нового ствола в наклонной скважине, образовывать местное уширение в скважине на любой глубине и расширять скважину ниже башмака обсадной колонны.

Фор мул а изобретения

Роторно-турбинный бур, включающий траверсу с турбобурами, набор утяжелителей и породоразрушающий инструмент в виде цилиндрической фрезы, закрепленный на турбобуре периферийного ряда, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и уменьшения отклонения оси скважины от вертикали, породоразрушающий инструмент выполнен в виде фрезы со срезанной боковой поверхностью, при этом срез выполнен криволинейным с центром кривизны, смещенным от оси фрезы в сторону, противоположную срезу, дополнительное вооружение фрезы размещено на ее боковой поверхности, а

удвоенное минимальное расстояние от среза до оси бура меньше или равно максимальному поперечному сечению набора утяжелителей.

Фиа.1

Использование: при бурении скважин большого диаметра. Сущность изобретения: породоразрушающий инструмент выполнен в виде цилиндрической фрезы со срезанной боковой поверхностью, при этом срез выполнен криволинейным с центром кривизны, смещенным от оси фрезы в сторону, противоположную срезу, вооружение фрезы размещено на ее торце, срезе и боковой поверхности, а удвоенное минимальное расстояние от среза до оси бура меньше или равно максимальному поперечному сечению набора утяжелителей. 2 ил.