Способ направленно-наклонного бурения глубоких скважин и устройство для осуществления способа Советский патент 1948 года по МПК E21B7/04 E21B7/06 

Расположение нефтяных пластов под водной поверхностью, гористый рельеф местности, наличие на поверхности месторождения капитальных сооружений требуют применения направленно-наклонного бурения.

Известные способы направленнонаклонного бурения требуют для искривления скважины предварительной работы по забуриванию плеча специальным долотом малого диаметра, последующего углубления долотом того же размера и затем уже расширения скважины до необходимого диаметра. При таком способе бурения требуется большое число спуско-подъемных работ, что приводит к замедленным темпам бурения.

В практике бурения глубоких скважин уже известен способ направленно-наклонного бурения при помОщи невращающейся бурильной колонны с забойным двигателем для инструмента.

Особенностью предлагаемого способа является то, что к инструменту в процессе бурения прилагают постоянно действующее усилие, перпендикулярное направлению подачи инструмента. Это дает возможность избежать забуривание плеча для требуемого искривления ствола скважины.

В предлагаемом устройстве для осуществления указанного способа буровой инструмент смещен от оси бурильной колонны путем такого соединения корпуса забойного двигателя и бурильной колонны, которое имело бы упругую деформацию при принудительном совмещении осей колонны и корпуса двигателя.

Согласно видоизменению предлагаемого способа направленно-наклонного бурения глубоких скважин изменение степени искривления ствола скважины производят изменением скорости подачи инструмента.

На чертеже схематически изображена установка бурового инструмента для осуществления предлагаемого способа.

Неподвижность колонны бурильных труб при турбинном бурении позволяет применить такую компоновку низа колонны, которая может создавать на долоте постоянное отклоняющее усилие, действующее в течение всего процесса бурения.

Сущность предлагаемого способа направленного бурения заключается в отказе от последовательных забурив аний плеча с помощью отклоняющих приспособлений, ориентирующих инструмент, и в использовании преимущества бурения с неподвижной колонной путем создания над

турбобуром момента упругих сил, вызывающего на долоте в процессе бурепия постоянно действующую силу, перпендикулярную оси инструмента.

Для создания над турбобуром момента упругих сил низ :кол1он«ы компонуется с расчетом получения пеоекрещивания или смешения осей бурильной колонны и турбобура в непосредственной близости от последнего.

При спуске инструмента в скважину оси бурильной трубы и турбобура, ввиду малых диаметральных габаритов скважины, почти совмещаются, благодаря чему в сечении, в котором имело место пересечение осей, возникает момент унрзгих сил, создающий на долоте отклоняющее усилие.

Для получения момента упругих сил над тзфбобуром может быть использована различная компоновка низа колонны бурильных труб, както: изогнутая труба над турбобуром, эксцентричный переводиик на турбобуре, отклоняющие салазки на корпусе турбобура и т. п. Наибольщее распространение в настоящее время получило применение изогнутой толстостенной бурильной трубы.

При направлепном буренин турбобуром непосредственно на вал турбобура / наворачивается обычное трехшарощечное долото 2. Над турбобуром устанавливается изогнутая труба 5 с изгибом, обусловленным нолученпем максимального момента упругих сил. В таком виде инструмент опускается на забой скважины и плоскость искривления трзбы ориентируется в заданном направлении.

Паличие постоянного усилия, непрерывно отклоняющего долото и процессе направленного турбинного бурения, обусловливает плавное паростание кривизны ствола скважины. При направленном турбиином бурении необходимое искривление ствола скважины получается в процессе самого бурения.

В этом случае число оборотов долота, развиваемых турбобуром, имеет существенное значение и определяет интенсивность искривления ствола скважины.

Ввиду того, что уводящее усилие, действующее на долото в процессе бурения, постоянно, отклонение в единицу времени, т. е. скорость отклонения, при одинаковых геологических условиях, режущем инструменте и числах оборотов долота также является величиной постоянной. Поэтому нри нрочих равных условиях удельное отклонение, т. с. горизонтальное отклонение на метр проходки, является функцией механической скорости бурения.

Следовательно, в тех случаях, когда требуется резко изменить направление ствола скважины или интенсивно набрать кривизну, как, нанример, при уходе в сторону вторым стволом в аварийных скважинах, необходимо некоторый промежуток времени работать с ограниченной подачей. В этом случае Здельное отклонение будет достигать максимальных значений.

Изменяя величины отклоняющего усилия, осевое давление и число оборотов долота, а также тины применяемого режущего инструмента и режим работы турбобура, можно получить оптимальные условия разрущения пород и необходимое удельное отклонение для каждой геологической пачки месторождения.

Благодаря возможности управлепия в процессе направленного турбинного бурення величиной удельного отклонения механические скорости бурения не снижаются нротив таковых нри вертикальном бурении.

Выигрыщ в механических скоростях является следствием изменеиия угла вхождения долота в пласт и повышения режима бурения, необходимого для увеличения числа оборотов долота и момента фрезерования.

Форсирование режима бурения при прохождении пород, требующих для своего разрушения больщих осевых давлений, не вызывает умсньщения удельного отклонения, так как вместе с ростом механической скорости бурения благодаря увеличению числа обаротав долота, обусловленного изменением режима работы турбобура, растет и скорость отклонения.