Способ направленного бурения скважин Советский патент 1981 года по МПК E21B7/06 

(54) СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН

I

Изобретение относится к направленному бурению и может быть использовано для регулирования азимута ствола скважины.

Известен способ .направленного бурения, который включает спуск отклоняющей системы и забойного двигателя в скважину, ориентирование в требуемом азимуте, фиксирование положения бурильной колонны и бурение.

Для осуществления этого способа необходимо наличие отклоняющих систем, средств для ориентирования отклоинтеля, проведение работ по сборке и разборке компоновки, ориентированию отклонителя и дежурство инклинометрических партий на буровых 1.

Однако изменение азимута с использованием отклоняющих систем приводит к образованию резких перигибов ствола скважины. Резкие перегибы ствола, как следствие, способствуют увеличению сил сопротивлений, желообразованню, износу бурильной колонны, затрудняют спуск обсадных колонн и являются потенциальным источником аварий и осложнений. Все эти недостатки существе ным образом удлиняют процесс и ухудщают технико-экономические показатели бурения направленных скважин.

Известен способ направленного бурения скважин, включающий приложение осевой нагрузки на долото, выэываю.щий потерю продольной устойчивости низа бурильной 5 колонны н регулирование траектории ствола за счет изменения азимута. Изменение азимута достигается сменой направления вращения бурильной колонны 2.

Данный способ применяется только при

. ректорном бурении, причем он требует наличия на буровой бурильной колонны как с правыми, так и с левыми резьбами.

Цель изобретения - обеспечение возможности регулирования траектории ствола при турбинном бурении.

15 Поставленная цель достигается тем, что изменение азимута осуществляют путем поворота бурильной колонны на угол 1-ISO в сторону вращения долота для увеличения азимута и противоположную для уменьшения.

20 На фиг. 1 показана компановка для осуществления способа иаправленного бурения скважины; на фиг. 2 - механизм нзменения азимута скважины.

Компановка нижней части бурильной колонны расположена в направляющем участке ствола скважины, состоящий из долота 1, калибратора 2, забойного двигателя 3, диамагнитных труб 4 и стальных труб 5.

При отсутствии вращения долота и создания осевой нагрузки, вызывающей потерю прямолинейной устойчивости, точка кас,ания бурильной колонны (К) располагается на нижней стенке ствола скважины, а нижняя часть бурильной колонны в направляющем участке является естественным отклонителем и плоскость действия его совпадает с азимутом искривления скважины А.. При. вращении долота по движению часовой стрелки под действием реактивного момента точкакасания бурильной колонны (К) перемещается против движения часовой стрелки, вправо от азимута скважины точку KII, а плоскость действия естественного отклонителя устанавливается влево от азимута скважины. Эта точка касания К есть точка устойчивого положения естественного отклонителя в процессе бурения.

Если необходимо увеличить азимут направленной скважины (вправо от начальногозначения) осуществляют поворот бурильной колонны по движению часовой стрелки на угол

45°-135) + с(

с последующим стопорением ротора, где угол поворота бурильной колонны, град;

(toj- угол закручивания бурильной колонны от реактивного момента typбобура на длине от долота до точки Касания, град;

Й- угол, учитывающий влияние геологических факторов на азимутальное искривление, град.

При повороте бурильной колонны по движению часовой стрелки на угол С,точка касания К1 перемещается влево от азимута скважины Ас в точку Кэ& Плоскость действия естественного отклонителя при этом направлена по азимуту А вправо от начальноге значения азимута скважины А, что приводит к увеличению величины азимута.

Под действием нормальной оставляющей веса нижней части бурильной колонны и реактивного момента забойного двигателя при углублении точка касания естественного отклонителя К4возвращается в точку устойчивого положения Ki-. Поэтому для изменения азимута после каждого углубления скважины на 0,1 - I м производят поворачивание бурильной колонны и стопорение ее в горизонтальной плоскости с помощью ротора.

Если необходимо уменьщить азимут скважины (влево от начального значения) бурильную колонну поворачивают против движения асовой стрелки на угол

«у (45°-135°) V,

под действием реактивного момента забойного двигателя. При этом точка касания Кз занимает положение правее точки устойчивого положения Кг, а плоскость действия естественного отклонителя при этом направлена по азимуту AJi влево от начального значения азимута Ав, что приводит к уменьщению величины азимута.

Так как алгебраическая сумма значений углов j и tf,. не превыщает 45°, то диапазоном изменения угла поворота как по движению, так и против движения часовой стрелки является интервал 1 -180°.

Поворот бурильной колонны на угол более 180° может вызвать явление перескока и установку естественного отклонителя против требуемого направления изменения азимута скважины. Поворот бурильной колонны на угол менее 1° нерационален, так как практически не вызывает изменения азимута.

Регулирование интенсивности азимутащ,иого искривления производят измеие5 нием величины углубления скважины при фиксированном положении бурильной колоН ны в горизонтальной плоскости, изменением угла поворота бурильной колонны аосле каждого углубления.

Использование способа направленного

0 бурения скважины исключает работы по сборке и разборке компановки с отклонителем и ориентированию, предупреждает образование резких перегибов ствола скважины, а следовательно, уменьшает вероятность возникновения аварий и осложнений, улучшает

технические показатели бурения - повышает механическую скорость и проходку на долото, выполняет проектную траекторию ствола в пределах допуска.

Формула изобретения

0 Способ направленного бурения скважин, включающий приложение осевой нагрузки на долото, вызывающей потерю продольной устойчивости низа бурильной колонны и регулирование траектории ствола за счет , изменения азимута, отличающийся тем, что с целью обеспечения возможности, регулирования траектории ствола при турбинном бурении, изменение азимута осуществляют путем поворота бурильной колонны иа угол 1-180° в сторону вращения долота для С увеличения азимута и противоположную для уменьшения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

S с. 13-17.

/4 -/4 noBfpHifrrro

Л#р

лгэ

«

.рае.2