Устройство для бурения скважин Советский патент 1978 года по МПК E21B7/00 E21B17/07 

1

Изобретение относится к области бурения нефтяных и газовых сквал ин, а именно к устройствам для бурения скважин большого диаметра.

Известно устройство для бурения скважин большого диаметра, включаюшее долото, забойный двигатель, установленный над ним расширитель и колонну бурильных труб 1.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обесиечивает полного выноса выбуренной породы на поверхность и не всегда сохраняет вертикальным ствол скважины, что приводит к постоянной повышенной аварийной ситуации в сквал инах большого диаметра.

Наиболее близким к изобретению из известных является устройство для бурения скважии, включающее долото и утяжелитель, установленный над ними с возможностью вертикальных иеремеш,ений относительно долота

2.

Недостатком известиого устройства является то, что его утяжелитель, выполненный в виде не связанных между собой трубчатых элементов, масса которых увеличивается от нижнего к верхнему, способствует возникновению высоких ударных нагрузок, приводяш,их к преждевременному разрушению долота.

Применение утяжелителя из легких трубчатых элементов сиособствует повышению эффективности работы устройства при ликвидации затяжек бурильной колонны и расширении желоба в скважине. Целью изобретения является повышение эффективностн бурения путем снижения излишней динамической нагрузки на долото, снижения вероятности затяжек снаряда и интенсификации нромывки скважины. Это достигается тем, что устройство снабжено кольцевой втулкой, размешенной между долотом и нижним торцом утяжелителя и выполненной с радиальными отверстиями, плошадь которых змепьшается сверх) вниз, причем пилений торец утяжелителя выполнен с

выступом для перекрытия радиальных отверстий, а наружная поверхность - с кольцевыми конусными ироточками, конусные части которых наиравле)1Ы 5 противоположные стороны чередуюшимнся участками.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство cocTOiiT из долота 1, к которому при помоши переводника 2 присоедиьен забойный двигатель 3. На иаружной поверхности двигателя установлен утяжелнтель 4 (весом более 5 т), имеюш,нй возмол ность вертикальных иеремешений относительно долота.

На переводнике 2, иод торцом утял ;елителя 4, размепдена кольцевая втулка 5,

выполненная с радиальными отверстиями 6, площадь которых уменьшается сверху вниз. Нижний торец утяжелителя 4 вынолнен с выступом для перекрытия радиальных отверстий во втулке, а его наружная поверхность - с кольцевыми конусными проточками 7 и 8, конусные части которых направлены в противоположные стороны чередующимися участками.

Между забойным двигателем 3 и верхней частью утяжелителя 4 размещены шпонка 9 и щламособирающие секции 10, а на расстоянии, несколько большем их длины, над утяжелителем на бурильных трубах установлен центратор И.

Бурение скважин предлагаемым устройством осуществляют следующим образом.

Спуск его в скважину производят на бурильных трубах, но без УБТ. (Желательно колонну труб комноновать целиком из алюминиевых труб.) Спуск прекращают за 5- 10 м до верхней границы забойного осадка. Затем включают насосы и запускают забойный двигатель 3. После промывки скважины в течение 20-30 мин медленно онускают устройство на забой с осевой нагрз зкой, равной весу инструмента. При контакте и перекатывании шарощек долота 1 по забою возникают высоко- и низкочастотные колебания, которые вызывают продольные колебания утяжелителя 4 и периодическое его отскакивание от торцовой поверхности переводника 2.

Во время падения утяжелителя вниз долоту передается еосредоточенная нагрузка (от 300 до 150000 кг). Так как эта нагрузка велика и может привести к ноломке долота 1, ее необходимо демпфировать. Стенень демнфирования должна быть разной н регулируемой в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых горных пород. Для демпфирования здарных нагрузок, возникающих при работе устройства, оно снабжено кольцевой втулкой 5 с радиальными отверстиями 6, а наружная поверхность утяжелителя выполнена е кольцевыми конусными цроточками 7 и 8.

Выбуренная порода, которая не может быть вытеснена жидкостью при промывке к устью скважины, улавливается шламособирающнми секциями 10. Таким образом, продольпые колебания толстостенного утяжелителя 4 происходят в промывочной жидкости, очищенной от внутренней нороды, т. е. без дополнительных потерь энергии.

Центрирование бурильной колонны относительно оси скважины осуществляется при помощи центратора II, а крутящий момент утяжелителю от бурильных труб нередается при помощи шпонки 9.

Б случае заклинки утяжелителя 4 посторонним предметом, например упавшей в скважину кувалдой, буренне продолжают до тех пор, нока нижний торец центратора 11 не коснется

заклиненного утяжелителя. После этого появится возможность расходить инструмент на величину свободного хода между центратором н утяжелителем. При этом неременными ударами по утяжелителю 4 сверху и снизу его освобождают от заклинки.

Благодаря отличительным особенностям предлагаемого устройства на его долото будет действовать высоко- и низкочастотная нагрузка (от 300 до 150000 кг), которая способствует не разрушению его, а новышению механической скорости бурения н формированию вертикального ствола скважины методом отвеса. Кроме того, нри использовании иредлагаемого устройства сокращается степень

засоренности прнзабойной зоны выбуренной породой и облегчается освобождение инструмента нри его заклинке.

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее долото и утяжелитель, установленный над ним с возможностью вертикальных неремещений относительно долота, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности

бурения цутем енижения излишней динамической нагрузки на долото, снижения вероятности затяжек снаряда и интенсификации промывки скважины, оно снабл ено кольцевой втулкой, размещенной между долотом и нижним торцом утяжелнтеля и выполненной с радиальными отверстиями, площадь которых уменьщается сверху вниз, причем нижний торец утяжелителя выполнен с выступом для перекрытия радиальных отверстий, а наружпая поверхность - с кольцевымн конусными проточками, конусные части которых направлены в противоположные стороны чередующнмися участками.

Источники информацнн,

принятые во внимание при экспертизе

1.Беляев В. М. Компановки нижней части бурильной колонны. ВНИИОЭНГ, М., 1972.

2.Авторское свидетельство СССР №447496, кл. Е 21В 17/00, 1972.