Способ установки направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах и устройство для его осуществления Советский патент 1981 года по МПК E21B7/128 

(54) СПОСОБ УСТАНОВКИ НАПРАВЛЕНИЯ МОРСКОЙ СКВАЖИНЫ В ПЕРЕМЕЖАЮЩИХСЯ ПО МЕХАНИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ ГРУНТАХ И УСТРОЙСТЮ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к бурению с плав,учих буровых установок, в частности к способу заглубления направляющей колонны в илистых грунтах, перемежающихся твердыми породами.

Известен способ установки направляющей колонны, которая является также илоотделяющей, с одновременным разбуриванием грунта шарошечным долотом в пределах внутреннего диаметра направления. Долото при этом располагается несколько ниже башмака колонны и вращается забойным гидравлическим двигателем, жестко связаяным с утяжеленными бурильными трубами, которые крепятся байонетным соединением с направляющей колонной 1 .

Указанный способ установки -направляющей колонны применим в рыхлых илистых грунтах с пропластками более твердых пород только небольшой мощности, которые разрушаются бапмаком колонн. Недостатком этого способа является невозможность применения при наличии твердых пропластов,. которые не могут быть разрушены башмаком колонны, что в свою очередь требует установки дополнительной колонны направления.

Известен способ установки направления морской скважины в перемеживающихся по механическим свойствам грунтах с одновременным бурением под него пилотным долотом и раздвижным расширителем 23 .

Недостатком этого способа является невозможность его применения в условиях, когда твердые породы покрыты

10 слоем рыхлого илистого грунта, который заполняет затрубное пространство после прекращения подачи промывочной жидкости, что ухудшает условия и качество цементирования направления и V5 требует установки дополнительной

нлоотделяюцей колонны для перекрытия рыхлых грунтов, а следовательно, увеличивает затраты времени на создание фундамента скважины.

20

Цель изобретения - упрощение конструкции скважины и сокращенно затрат времени на установку направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах.

25

Поставленная цель достигается тем, что бурение в рыхлых и твердых грунтах осуществляется за один рейс: в рыхлых грунтах - в пределах внутрен30него диаметра направления,а в творi&jx - за пределами наружного диаметра направления. Известно устрюйство для установки направления, содержащее пилотное долото, раздвижной расширитель,гидравлический забойцый. двигатель с полым валом и составной шток РЗ . Однако такое устройство не имеет возможности перевода режущих элемен тов расширителя из раскрытого положе ния в сложенное и обратно в процесс бурения пилотным долотом. Цель изобретения - возможность бу рения в рыхлых и твердых грунтах за один рейс, в рыхлых грунтах в пределах внутреннего диаметра направления, а в твердых - за пределами наружного диаметра направления. Указанная цель достигается тем, что верхняя часть составного штока выполнена съемной, снабжена подвижной в осевом направлении втулкой с конической поверхностью для взаимодействия с полым валом и наконечником для взаимодействия с нижней частью составного штока. .На фиг. 1 изображено направление погруженное в илистый грунт (режущие элементы расширителя сложены); на фиг.2 - погружение направления в тве дый грунт (режущие элементы расширителя разведены); на фиг. 3 .- око чание бурения твердого грунта, момент установки башмака направления на кольцевой уступ; на фиг. 4 - цем тирование направления на фиг.5 устройство при бурении в рыхлых грунтах,разрел/ на фиг. 6 - то же, при бурении в твердых грунтах, разрез. , . . . Направление 1 (фйг.1) погружаетс в рыхлый грунт 2 под действием собственной-массы и массы утяжеленных .бурильных труб (УБТ) 3, соединенных с направлением 1, разбуривание рыхлого грунта 2 производится в пределах внутреннего диаметра направлени 1. шарошечным долотом 4, присоедийенным к раздвижному расширителю 5, породоразрушающие элементы которого находятся в сложенном положении.Бра щение долота 4 и разДвижногорасширителя 5 производится забойным двигателем 6. Вынос-выбуренного грунта 2 происходит по кольцевому каналу между направлением 1 и УБТ 3 циркуляционной жидкостью, отработанной в забойном двигателе 6. На границе междУ рыхлым грунтом 2 и твердым грунтом 7 породоразрушаквдие элементы раздвижного расшири ля 5 переводятся в рабочее положение (фиг.2) и бурение ведется за пр делами наружного диаметра направления до проектной глубины. После достижения проектной глуби ны бурения элементы раздвижного рас ширителя складываются и башмак 8 направления опирается на кольцевой забой 9 (фиг.З). Чтобы разъединить. УБТ от направления, производится дальнейшее бурение в пределах внутреннего диаметра направления на величину фиг-урного паза байонетного соединения 10. Освобожденную колонну УБТ с забойным двигателем 5 извлекают наружу и вместо них в направление на бурильных трубах или УБТ спускают пакер 11 (фиг.4), который обеспечивает движение цементного раствора по затрубному пространству 12, сообщающемуся с внутренней полостью направления 1 через отверстия 13. Йосле цементирования и схватывания цементного раствора пакер 11 извлекается или разбуривается. Реализация способа установки направления осуществляется с помощью устройства (фиг.5 и 6), включающего пилотное долото 4, раздвижной расширитель 5, гидравлический забойный двигатель - турбобур 6 с полым валом 14 и составной шток 15, состоящий из верхней съемной части 16 и нижней части 17. Раздвижной расширитель 5 состоит из корпуса 18, переводников 19 и 20 для присоединения к палому валу 14 и пилотному долоту 4, порЬдоразруг шающих элементов 21, Установленных на осях 22 нижней части 17 составного штока 15, удерживаемой в верхнем положении пружиной 23 и снабженной поршнями 24 и 25, заплечиками 26 и 27, а также промывочными отверстиями 28. Для взаимодействия с верхней съемной частью 16 составного штока 15 имеется посадочная поверхность 29, корпус 18 центрируется в башмаке 8 направления 1 с помощью стабилизатора 30. Турбобур 6 состоит из корпуса 31, турбины 32, опоры 33, ниппеля 34 со стабилизатором 35, переводника 36 для присоединения к УБТ 3 и полого вала 14 с посадочным седлом 37, в котором размещается съемная пробка 38 (фиг.5) и верхняя съемная часть 16 составного.штока 15 (фиг.6). Для взаимодействия с посадочным седлом 37 верхняя съемная часть 16 снабжена подвижной в осевом направлении втулкой 38, имеющей наружный диаметр меньше, чем внутренний диаметр отверстия в полом валу 14,.что обеспечивает гарантированное прохождение верхней съемной части 16 через полый вал 14.. . Составной шток 15 в верхней съемной части 16 имеет отверстие 39. с высоким гидравлическим сопротивлением для предотвращения зашламовывания отверстия в. полом валу 14, а в нижней части 17 отверстие 40 с низким гид. рав.т ическим сопротивлением для подачи жидкости в пилотное долото 4 J Взаимодействие между двумя частями составного штока 15 осуществляется с помощью наконечника 41 с конической посадочной поверхностью. Устройство работает следующик об разом. При спуске направления 1 на УБТ в илистом грунте 2 раздвижной расши тель 5 находится в транспортном положении, т.е. его породоразрушающие элементы 21 утоплены в пазах корпус 19 (фиг.5). Разрушение рыхлого грун та 2 производится пилотньли дрлотом и частично породоразрушающими элементами 21 раздвижного расширителя 5, вращаемых турбобуров 6. Удержива ются породоразрушающие элементы 21 в сложенном положении при помощи заплечиков 26 и 27 на нижней части 17 составного штока 15, который находится в верхнем положении под действием усилия пружины 23. При этом незначительный перепад давления в отверстии 40 составного штока 15, действующий на поршни 24 и 25 равнь1Х диаметров D и 0 , не снижает практически усилия пружины 23. Для уменьшения размыва ила наружный диаметр пилотного долота 4 выбирается по возможности минимальным, как и вылет А породоразрушающи элементов 21 из под башмака 8 направления 1.. Промывка ступенчатого забоя ведется через пилотное долото 4 и отверстие 28 в поршне 25 морской во-, дои отработанной в турбине 32 трубо бура 6. Отверстие в полом валу 14 п этом перекрыто съемной пробкой 38. После прохождения толщи рыхлого грунта 2 (фиг.2) съемная пробка 38 Извлекается .овершотом и в УБТ 3 сбр сывается верхняя съемная часть 16 составного штока 15 (фиг.). Наконечник 41 саяцтся в посадочное седло 29, а втулка 38 в посадочное седло 37 в полом валу 14, обеспечивая надежное уплотнение между полым валом 14 и верхней съемной частью 1 составного штока 15 и давая ей возможность осевого перемещения под действием перепада давления в турби не 32 турбобура 6. При осевом движении вниз сос тавного штока 15 заплечики 26 после прохождения холостого хода В выходят, из зацепления с породоразруцгающими. элементами 21, а заплечики i27 отклоняют их в рабочее положение. Бурение в твердом грунте за пределами наружного диаметра аправления 1 ведется до проектной глубины. После чего верхняя съемная часть 16 составного штока 15 извлекается овершотом, а взамен сбрасывается съемная пробка 38 (фиг.5) и дальнейшее бурение ведется при нахождении породоразрушающих элементов 21 в сложенном положении до установки башмака 8 на забой 9 и далее на глубину , необходимую для разъединения байонета 10 (фиг.3) и извлечения устройства из скважины. Применение изобретения позволяет исключить илоотделяющую колонну и тем самым сократить время На установку направления в чередующихся по механическим свойствам грунтах. формула изобретения 1.Способ установки направления морской скважины в перемежающихся по механическим свойствам грунтах, заключающийся в спуске направления на бурильных трубах с одновременйьм . бурением под него пилотным долотом и раздвижным расширителем, отличающийся .тем, что, с целью упрощения конструкции скважины и сокращения затрат времени на установку направления, бурение в рыхлых и твердых грунтах осуществляется за один рейс: в рыхлых грунтах - в п.ределах внутреннего диаметра напр.авления, а в твердых - за пределами наружного диаметра направления. 2.Устройство для установки направления морской скважины в перемежающих ся по механическим свойствам грунтах, включающее пилотное долото, раздвижной расширитель, гидравлический забойный двигатель с полым валом, составной шток, отличающееся тем, что верхняя часть составного штоКа выполнена съемной, снабжена подвижной в осевом направлении втулкой с конической посадочной поверх-, ностью для взаимодействия с полыгвалом и -наконечникомч с посгщочной поверхностью для взаигчодействия с нижней частью штока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Method speeds conductor setting operation - World oil, 1978, Jul.y, p. 82. 2.Compos t Catalog of oil field eguipment and service.1976-1977, v.l,. p. 177. 3.Авторское свидетельство СССР 578421, кл. Е 21 В 9/26, 19с8.

в

}фиг.1

Фиг. 2

фиг.3

11

К

33

17