Устройство для бурения скважин Советский патент 1982 года по МПК E21B17/00 E21B7/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВАЖИН

1

Изобретение относится к технике бурения скважин, а конкретно к бурению геологоразведочных скважин малого диаметра.

Известны гибкие бурильные колонны, состоящие из внутренней герметизирующей камеры с упрочнением, проволочной спирали, грузонесущих поясов стальных канатов и наружного кожуха из металлических, колец, разделенных эластичными прокладками 1.

Однако при бурении геолого-разведочных скважин малого диаметра они не могут применяться из-за своей громоздкости, а также в связи с тем, что они предназначены для работы с забойными двигателями. Супдествующие забойные двигатели малого диаметра не обеспечивают высокой механической скорости бурения скважин.

Известно также устройство для бурения скважин, включающее гибкую колонну бурильных труб, размещенную в обсадной колонне и содержащую внутренню силовую оболочку, внещнюю гибкую трубу, выполненную из отдельных колец, переходник и стабилизатор, расположенный по всей длине гибкой колонны 2.

Недостаток устройства заключается в том, что оно не обладает достаточной устойчивостью при бурении прямолинейных и наклонных скважин.

Цель изобретения - повышение надеж ности работы при бурении прямолинейных и наклонных скважин.

Поставленная цель достигается тем, что стабилизатор и внещняя гибкая труба связаны с элементами соединения внутренней 10 силовой оболочки с возможностью относительного вращения, причем обсадная колонна имеет продольные направляющие, а наружная поверхность стабилизатора - ответные ей пазы.

Кроме того, полость между внешней гибкой трубой и внутренней силовой оболочкой заполнена смазкой. Внутренняя силовая оболочка имеет два слоя, образованных Z-образными лентами с противоположным нап20 равлекием навива, внутри которых размещен эластичный шланг; внещняя гибкая труба образована лентой с S-образным профилем, на элементах соединения силовой оболочки выполнены упоры, а внещняя гибкая труба имеет для взаимодействия с ними ответные выступы. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство для бурения скважин включает переходник 1, передающий вращение от ведущей щтанги 2 бурового станка, расположенного у устья скважины, на внутреннюю гибкую силовую оболочку, содержащую эластичный щланг 3 и оболочки 4 и 5, навитые в противоположных направлениях. Оболочки 4 и 5 выполнены из Z-образной ленты с противоположным направлением навивки. Каждая из этих лент может- состоять из нескольких упругих (например, металлических) нитей. Переходник 1 через подщипник 6 взаимодействует с стабилизатором 7, удерживающим от вращения и падения в скважину внещнюю трубу 8. Стабилизатор 7 своими пазами входит в зацепление с направляющими 9, установленными на внутренней стенке обсадной трубы 10. Внещняя гибкая труба 8 образована лентой S-образного профиля. Соседние навивы ленты перекрывают друг друга таким образом, что между ними вдоль продольной оси колонны имеется зазор оптимальная величина которого выбирается из соотнощения С где Р - щирина ленты, d - диаметр виещнёй трубы, R - минимально необходимый радиус изгиба колонны. Стабилизатор 7 и внещняя гибкая труба 8 связаны с элементами 11 соединения внутренней силовой оболочки с возможностью относительного вращения, например с помощью подщипников 6. Элементы 11 соединения внутренней силовой оболочки имеют упоры 12, а внещняя гибкая труба 8 для взаимодействия с ними через подшипники б имеет ответные выступы 13. Отдельные звенья гибкой колонны бурильных труб соединяются между собой в единую.колонну с помощью соединений И и 14. Полость между внещней гибкой трубой 8 и внутренней силовой оболочкой (оболочки 3-5) заполнена смазкой. Устройство работает следующим образом. Через ведущую штангу 2 и переходник 1 вращение от бурового станка передается на оболочки 3 и 4, которые передают вращение на буровой наконечник (не показан). В связи с тем, что оболочки 3 и 4 имеют противоположное направление навива, а концы их соединены между собой, ленты, взаимодействуя, компенсируют усилия сжатия, внутренняя полость бурильной колонны осается всегда открытой и обеспечивает свободное протекание промывочной жидкости. Одновременно с передачей вращения ведущая штанга 2 удерживает силовую оболочку от падения в скважину под действием силы тяжести. Кольцевые упоры, выполненные на переходнике 1 и стабилизаторе 7, удерживают от падения и внешнюю трубу 8 бурильной колонны. Под действием силы трения внещняя труба 8 так же будет стремиться начать вращение, но пазы стабилизатора 7, введенные в зацеппление с направляющими 9, установленными на внутренней стороне обсадной трубы 10, не дадут вращаться стабилизатору и соединенной с ним внешней трубе. В то же время пазы стабилизатора могут перемещаться вдоль продольной оси направляющих и дают возможность опускать стабилизатор в скважину по мере ее углубления. Кольцевые упоры 12 и 13, выполненные на утолщенных жестких участках каждого звена колонны, взаимодействуя между собой, обеспечивают передачу части растягивающих усилий, возникающих в силовой оболочке, на внешнюю трубу и улучшают условия работы первой. Подъем бурильной колонны производится с помощью существующих тяговых агрегатов. Поднятая бурильная колонна наматывается на барабан обычных размеров. Осевое давление на бурильный наконечник создается любой из известных погружных систем осевого давления (например, за счет разделения с помощью поршня зон высокого и низкого давления промывочной жидкости). Экономический эффект применения предлагаемого устройства для бурения скважин заключается в повышении скорости бурения скважин при сохранении непрерывности спуско-подъемных операций. Кроме того, устройство позволяет с высокой производительностью бурить интенсивно изогнутые многоствольные скважины. При этом угол перегиба ствола скважины может достигать 90° и более. Формула изобретения 1.Устройство для бурения скважин, включающее гибкую колонну бурильных труб, размещенную в обсадной колонне и содержащую внутреннюю силовую оболочку, внешнюю гибкую трубу, переходник и стабилизатор, расположенный в ее верхней части, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы при бурений прямолинейных и наклонных скважин, стабилизатор и внешняя гибкая труба связаны с элементами соединения внутренней силовой оболочки с возможностью относительного вращения, причем обсадная колонна имеет продольные направляющие, а наружная поверхность стабилизатора - ответные ей пазы. 2.Устройство по п. 1, отличающееся .тем, что полость между внещней гибкой трубой и внутренней силовой оболочкой заполнена смазкой. 3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что внутренняя силовая оболочка имеет два слоя, образованных Z-образными лентами