Устройство для ударного бурения скважин Советский патент 1993 года по МПК E21D1/06 

Изобретение относится к направленному бурению, а более конкретно к средствам зарезки нового наклонного ствола скважины.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения надежности устройства для бурения скважин.

На фиг. 1 показана схема компоновки устройства для бурения скважины; на фиг. 2 - породоразрушающая часть долота, вид снизу; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 4 - рарез Б-Б; на фиг. 5 - долото в разрезе, с секционным корпусом; на фиг. 6 - сечение В-В; на фиг. 7-наддолотный переводники его соединение в устройстве.

Устройство для бурения скважин (фиг. 1-4) состоит из долота, имеющего корпусхвостовик 1, на верхнем конце которого выполнена присоединительная резьба,внутри -осевой промывочной канал 2, по которому поступает буровой раствор. Осевой канал 2 заглушен со стороны нижнего торца.

На задней части корпуса-хвостовика 1 укреплена перпендикулярно к плоскости зарезаемого ствола, имеющего на задней плоскости скос 3 (угол Н), породоразрушающая задняя часть 4. Часть 4 имеет взаимно параллельно расположенные породоразрушающие элементы 5 и 6 (фиг. 2 и 3), установленные на разных уровнях. Концы элементов выступают за торец корпуса 1. Грани элементы 5 и 6 заточены примерно под углом 45°. Тыльная грань элемента 6, а также передние грани элементов 5, выступающих из концов части 4, равны углу тыльного его скоса 3.

00

ю

л ел

СА

На торце корпуса-хвостовика долота 1 укреплены веерообразно относительно задней части 4 породоразрушающие клинообразные элементы 7 с параллельно заточенными лезвиями. Каждый элемент 7 имеет цент- ральное лезвие 8 и боковые лезвия 9, концы которых выступают за торец корпуса 1.

Причем высота каждого лезвия 8 больше высоты лезвий 9. Высота каждой группы лезвий 8 и 9 одинакова. Элементы 7 выпол- нены с наклоном заточки лезвий 8 и 9 от тыла к периферии торца, образующим с горизонтальной плоскостью угол М, равный двум величинам угла 4 скоса 3 части 4. периферийные грани 10 элементов 7 имеют двухстороннюю заточку (в плане) и выполнены с наклоном, образующим с вертикальной плоскостью угбл К, который равен двум величинам угла Н. Углы заточки тыльных граней 11 лезвий 8 равны величине угла Н. Углы М заточки лезвий 8 и 9 равны. Лезвия 9 на торце долота заканчиваются срезом 12 под углом к средним лезвиям 8 и образуют открытые площадки 13 на торце корпуса. Высота лезвий элементов 5 и 6 части 4 продолжает линию по Д-Е элемента 7, создавая с горизонтальной плоскостью также угол М.

Тыльная поверхность 14 корпуса 1 выполнена наклонной под углом С к верти- калькой плоскости.

Породоразрушающие клинообразные элементы 7 и породоразрушающая часть 4 армируются твердосплавными вставками, а корпус армируется твердосплавным порош- ком.

. Осевой канал 2 корпуса заканчивается гидромониторными соплами 15,выходящими на открытые площадки 13, образованные между пучками 12 лезвий 9.

Сопла 16 выполнены в корпусе и направлены на участки между элементами 7, На торце долота между частью 4 и элементами 7 укреплены твердосплавные вставки 17.

С целью повышения эффекта (фиг. 2. 3) зарезки наклонного ствола скважины долото имеет уменьшение по породоразрушаю- щей поверхности торца со стороны заднего скоса 3 части 4 на одну четвертую часть ее диаметра.

Конструктивно уменьшение диаметра по торцу долота на одну четвертую часть создается установкой на задней части торца перпендикулярно плоскости зарезаемого ствола породоразрушающей задней части 4 с таким расчетом, чтобы наклонная плоскость 14 на верхней части корпуса 1 составляла не менее половины длины части 4 и совокупно с длиной, выступающей за торец корпуса части элементе 7. составлял уменьшение диаметра по породоразрушэющей поверхности торца на ее одну четвертую часть.

Для увеличения срока службы долота (фиг. 5 и 6) задняя породоразрушающая часть прикреплена к съемной секции 18. тыльная наклонная плоскость 19 которого совпадает наклонной тыльной поверхностью 14 верхней части корпуса 1 и наклонной поверхностью 20 над скосом 3. Секция 18 вставлена в паз 21 на тыльной части корпуса 1 и закреплена болтами 22, головки которых входят в округлые углубления 23 в секции 18.

Подготовительные работы и процесс за- резки ствола устройством для бурения скважины производятся в следующей последовательности.

После подготовки скважины у установки цементного моста над оставленной аварийной трубой собирают компоновку устройства для бурения скважины, долото, гидроударник 24, между ними устанавливают переводник 25 квадратного сечения, утяжеленные бурильные трубы 26 и бурильные трубы 27. Переводник 25 обеспечивает устойчивость направления зарезки (фиг. 1 и 7), при этом его грань 28 и наклонная плоскость 14 корпуса 1 совпадают. Переводник 25 выполняется с секцией 29 квадратного сечения на резьбе 30, Верхняя часть переводника выполнена с расширенным промывочным каналом 31, на выступе 32 канала посажена цилиндрическая втулка 33 с осевым каналом 34. Фиксация совпадающих граней 28 и плоскости 14 после наворота переводника 25 производится с помощью болта 35. Удлиненный шток 36, укрепленный в полости ударника 37 гидроударника 24, имеет ударный наконечник 38 с каналами 39, через которые буровой раствор протекает в момент удара наконечника 38 об втулку 33.

Для упрочнения соединений долота и гидроударника с переводником на концах корпуса 1 и гидроударника 24, а также на концах переводника выполняются резьбы 40 с левым шагом, на которые наворачиваются упрочнительные кольца 4J с аналогичной резьбой. При отвороте кольца 41 от долота кольцо перемещается на участок 42, а при отвороте от верхнего конца переводника 25 кольцо перемещается на участок 43 с удлиненной резьбой гидроударника 24,

Упрочнение резьбовых соединений устройства предупреждает возможные аварийные ситуации.

После подачи бурового раствора и за- стопорения ротора устройство для бурения скважины работает в пределах технологического режима скважины и выбранного гид- роударникэ.

При работе гидроударника долото вдавливается на забой, при этом бурение (зарезка ствола) скважины начинается с разрушения породы с отступлением от стенки ствола скважины на одну четвертую часть диаметра сква- жины со стороны задней части долота. Тем самым с самого начала процесса зарезки ствола направляется и фиксируется усиливающее создаваемое отклонение. Отклонение обеспечивается совокупной, взаимодейст- вующей и целенаправленной работой всех элементов долота, часть 4 со скосом 3 направляет и фиксирует направление зарезки, поддерживает процесс, одновременно разрушая породу, тем самым обеспечивает за- резку и формирование нового ствола под установленным углом.

При очередном вдавливании породо- разрушающих передних и задних частей элементов 4 и 7 скос 3, вдавливаясь в поро- ду, принудительно сдвигает породоразруша- ющие части 4 и 7 долота в сторону направления зарезки ствола на величину угла Н, а в последующих циклах вдавливания в пробуренный и сдвинутый интервал ствола входят наклонная поверхность 19 элемента 4 и наклонная плоскость 14 корпуса 1.

Лезвия 8 элементов 7, имеющие большую высоту, разрушает ее на опережающую глубину, нарушая при этом монолитность породы, а лезвия 9, вдавливаясь, скалывает породу с нарушенной монолитностью. Подаваемый в гидромониторные сопла буровой раствор смывает частицы породы с забоя, твердосплавные вставки 17 участву- ют в бурении скважины и в раздроблении шлама.

Технические преимущества устройства для бурения скважилы заключаются в следующем.

Создание устройств для зарезки ствола с использованием гидроударников для бурения скважин позволяет широко приме/ нять гидроударники и долота устройства, что в -

конечном итоге повышает надежность сложного в бурении процесса - зарезки наклон ного ствола.

Изобретение дает возможность надежной зарезки наклонного ствола скеэжины а любых породах и на любой глубине и имеет простую технологию бурения и изготовления, дешевизну и ремонтоспособность долота.

Изобретение позволяет повысить надежность зарезки нового ствола, что ускоряет устранение аварий и сроки строительства скважин.

Ф о рмула изобретения

Устройство для ударного бурения скважин, включающее корпус и породоразруша- ющую часть с промывочным каналом, гидромониторными соплами и породоразрушаю- щими клинообразными элементами, размещенными на разных уровнях и имеющими твердосплавные вставки, отличающееся тем, что, с целью расширения его технологических возможностей путем повышения надежности зарезки наклонного ствола, по- родоразрушающая часть выполнена составной из передней и задней частей, при этом торец породоразрушающей части имеет скос в сторону зарезки, а задняя часть имеет скос под острым углом к его продольной оси, причем лородоразрушэющие элементы передней части размещены веерообразно в сторону зарезки, породоразрушающие элементы задней части установлены взаимно параллельно, а выходы гидромониторных сопл размещены между пучками веерообразных элементов.

2. Долото по п. 1,отличающееся тем, что задняя породоразрушающая часть выполнена съемной;

3. Долото по пп. 1 и 2, о т л и чающее- с я тем, что корпус выполнен секционным, при этом задняя часть породоразрушающей части присоединена к одной из секций корпуса.

П

N

Изобретение относится к направленному бурению и может быть использовано при зарезке нового наклонного ствола скважины. Цель изобретения - расширение технологических возможностей долота путем повышения надежности зарезки наклонного ствола. Устройство состоит из корпуса с промывочным каналом. Породоразрушаю- щая часть состоит из составной передней и задней частей и имеет скос в сторону зарезки. Задняя часть снабжена параллельно расположенными породоразрушающими элементами. Передняя часть имеет породо- разрушающие элементы, размещенные веерообразно в сторону зарезки. Канал связан с гидромониторными соплами, имеющими выход между пучками веерообразных элементов. При работе долота совместно с ударным механизмом благодаря скосу породораз- рушающей части устройство отклоняется от продольной оси скважины, обеспечивая за- резку нового ствола. 2 з,п.ф-лы, 7 ил.

фаг

10

аО

/:

А

J

Фи&1

Фиг 5

6-В

г

фкгГ