Способ направленного бурения скважин и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и может быть использовано для изменения или сохранения направления ствола скважины. Цель - повышение точности проводки ствола скважины. В полости бурильной колонны по ее длине размещают цилиндрические массы. Последние вращают соосно с бурильной колонной и углубляют ствол скважины. Изменение направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления цилиндрических масс. Устройство для осуществления данного способа содержит расположенные по длине бурильной колонны с возможностью вращения цилиндрические массы. Последние установлены в полости бурильной колонны по ее оси на подшипниках, имеют гидравлические узлы вращения и выполнены в виде диффузора струйного насоса. Камера смешения струйного насоса сообщена с внешним пространством. Осевая нагрузка вызывает появление отклоняющей силы на долоте при потере устойчивости колонны. Так как осевая нагрузка изменяется из-за зубцовых и грунтовых колебаний долота, то и отклоняющая сила изменяется по величине и направлению, что приводит к изменению траектории скважины по зенитному и азимутальному углам. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИК (51)5 Е 21 В 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗ06РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ ССС (21) 4299769/23-03 (22) 23.06.87 (46) 15.10.90. Бюл. № 38 (71) Уфимский нефтяной институт (72) А. В. Лягов, Б. 3. Султанов, А. И. Кравцов, P. P. Сафиулин, Н. М. Ризванов, 3. М. Шахмаев, P. Х. Юмашев и Е. Ф. Дубровин (53) 622.243.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1051995, кл. Е 21 В 7/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1084408, кл. Е 21 В 7/04, 1982. (54) СПОСОБ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЯСТВО ДЛЯ

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и может быть использовано для изменения или сохранения направления ствола скважины.

Цель изобретения — повышение точности проводки ствола скважины. В полости бурильной колонны по ее длине размещают

Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и может быть использовано для изменения или сохранения направления ствола скважины.

Цель изобретения — повышение точности проводки ствола скважины.

На фиг. 1 представлено устройство для направленного бурения скважин; на фиг. 2— вариант выполнения гидравлического узла вращения масс устройства; на фиг. 3 — схема . взаимодействия компоновки бурильной колонны, включающей устройство для направленного бурения, со стволом скважины. Способ направленного бурения скважин осуществляется следующим образом.

Компоновка низа бурильной колонны с размещенными в ее полости по оси цилинд„„SU„„1599512 A 1 цилиндрические массы. Последние вращают соосно с бурильной колонной и углубляют ствол скважины. Изменение направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления цилиндрических масс.

Устройство для осуществления данного способа содержит расположенные по длине бурильной колонны с возможностью вращения цилиндрические массы. Последние установлены в полости бурильной колонны по ее оси на подшипниках, имеют гидравлические узлы вращения и выполнены в виде диффузора струйного насоса. Камера смешения струйного насоса сообщена с внешним пространством. Осевая нагрузка вызывает появление отклоняющей силы на долоте при потере устойчивости колонны. Так как осевая нагрузка изменяется из-за зубцовых и грунтовых колебаний долота, то и отклоняющая сила изменяется по величине и направлению, что приводит к изменению траектории скважины по зенитному и азимутальному углам. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 3 ил. рическими массами спускается в скважину и устанавливается на ее забой. На долото создают нагрузку и осуществляют углубление скважины при постоянном режиме.

В процессе бурения цилиндрические массы вращают, причем регулирование изменения направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления вращения последних.

Устройство для направленного бурения скважин состоит из корпуса 1, снабженного верхним 2 и нижним 3 переводниками. В корпусе 1 на подшипниках 4 размещается цилиндрическая масса 5, выполненная в виде диффузора струйного насоса, насадка 6 которого размещена в верхнем переводнике

2 и зафиксирована пружинным кольцом 7.

1599512

Осевая нагрузка Р, вызывает появление отклоняющей силы G на долоте 19 при потере устойчивости колонны. Так как осевая нагрузка P изменяется из-за зубцовых и грунтовых колебаний долота, то и отклоняющая сила G изменяется по величине и направлению, что приводит к изменению траектории скважины по зенитному и ази50

В корпусе устройства выполнены радиальные отверстия 8, обеспечивающие гидравлическую связь камеры 9 смешения струй ного насоса с затрубным пространством. В канале диффузора 5, в верхней его части, внизу или по всей длине (не показано) размещен гидравлический узел вращения масс

5, выполненный в виде турбины 10, зафиксированной от проворота штифтом 11, а в осевом направлении — пружинным копьцом 12. 10

Полость между корпусом 1 и цилиндрической массой 5 заполнена маслом и закрыта, сверху и снизу торцовыми уплотнениями

13 и закрепленными на ней гайкой и контргайкой 14. Закрепление подшипников 4 в корпусе 1 осуществляется посредством дистанционной втулки 15, затяжкой нижнего пере водника 3.

Масло заливается непосредственно перед бурением через заправочные пробки 16.

В качестве гидравлического узла вращения 20 масс 5 может быть использовано сегнерово колесо 17, причем для повышения его КПД внутренняя поверхность нижнего переводника 3 может быть выполнена ребристой, в виде ступеней 18, торцовые поверхности которых перпендикулярны осям сопл сегнерова колеса 17.

Устройство устанавливается в нижней части бурильной колонны, непосредственно над долотом, причем их количество может быть, например, два.

Компоновка низа бурильной колонны, включающая устройство для направленного бурения, спускается в скважину. Создают нагрузку на долото 19 и осуществляют углубление скважины при постоянном ре>киме бурения. При этом промывочная жидкость объемом gi подается буровым насосом, проходит через насадок 6 и попадает в диффузор 5 струйного насоса. В камере 9 образуется разряжение, что обеспечивает подсос дополнительного объема жидкости Я из затрубного пространства через отверстия 8. 40

Увеличенный объем жидкости посредством турбины 10 или сегнерова колеса 17 раскручивает цилиндрическую массу 5 до расчетной частоты вращения. Затем жидкость попадает в расположенное ниже устройство и совершает указанную работу, раскручивая массу 5 в другую сторону (за счет направления лопаток турбины 10). мутальному углам. Наличие тандема предлагаемых устройств, с определенными массами и раскручивание их до расчетной частоты вращения, причем в разные стороны, в сочетании с изменением силы G, вызывает в них появление гидроскопических моментов, также противоположно направленных и сопротивляющихся изменению направления силы G при потере устойчивости колонны.

Противоположно направленные моменты взаимно компенсируются и стабилизируют траекторию скважины.

При вращении гироскопов в одном направлении можно обеспечить разворот скважины относительно оси У, в плоскости Хо, т.е. исправить азимут. Гироскопические моменты обеспечивают также стабилизацию зенитного угла.

Формула изобретения

1. Способ направленного бурения скважин, включающий размещение в полости бурильной колонны по ее длине цилиндрических масс, вращение бурильной колонны и углубление ствола скважины с регулированием изменения его направления при постоянном режиме разрушения горной породы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности проводки ствола скважины, цилиндрические массы вращают соосно с бурильной колонной, а регулирование изменения направления ствола скважины осуществляют путем изменения направления вращения цилиндрических масс.

2. Устройство для направленного бурения скважин, включающее расположенные по длине бурильной колонны с возможностью вращения цилиндрические массы, отличающееся тем, что цилиндрические массы установлены в полости бурильной колонны по ее оси на подшипниках, снабжены гидравлическим узлом вращения и выполнены в виде диффузора струйного насоса, камера смешения которого сообщена с внешним пространством.

3. Устройство по и. 2, отличающееся тем, что гидравлический узел вращения масс выполнен в виде осевой турбины, размещенной внутри диффузора вверху, внизу или по всей его длине.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что гидравлический узел вращения масс выполнен в виде сегнерова колеса с соплами, размещенного внизу диффузора и жестко с ним связанного.

5. Устройство по и. 4, отличающееся тем, что внутренняя поверхность бурильной колонны в месте расположения сегнерова колеса выполнена ребристой, торцовые поверхности которой перпендикулярны осям сопл сегнерова колеса.

1599512

1599512

Составитель В. Родина

Редактор И. Касарда Техред А. Кравчук Корректор Н. Король

Заказ 3126 Тираж 490 Подписное

ВНИИГIИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Производственно-издательскии комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, . Г, IOI