Устройство для бурения вертикальной скважины

 

Изобретение относится к области бурения скважин вращательным способом Цель изобретения - предупреждение искривления ствола скважины и снижение вибраций бурильной трубы. Устройство включает связанные переводником-наковальней (ПН) 2 долото 1 и бурильную трубу (БТ) 3, ПН 2,6 и кольцевые грузы (КП 4 Последние установлены на БТ 3 с зазором и с возможностью осевого перемещения. ПН 6 расположены между КГ 4 и жестко связаны с БТ 3. Каждый КГ 4 выполнен с продольными прорезями, расположенными в нижней его части в шахматном порядке. Каждый указанный КГ 4 имеет массу меньше, а количество прорезей больше. При вынужденных колебаниях долота ПН 2,6 подбрасывают КГ 4 вверх. КГ 4 падают отвесно и создают на БТ 3 импульс вертикально направленных сил. При этом долото разрушает горную породу преимущественно в вертикальном направлении. 1 ил. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l )5 Е 21 В 7/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н 44TOPCMOMV 44444Т4/4444У

ГОСУДМ СТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ Ha)erETEHHRM И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4630061/03 (22) 02.01.89 (46) 30.04.91. Бюл. № 16 (7I ) Ухтинский индустриальный институт (72) Ю. М. Гержберг и Т. Г. Старцева (53) 622.243.64 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 708046, кл. Е 21 В 7/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 447496, кл. Е 21 В 7/10, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к области бурения скважин вращательным способом.

Цель изобретения — предупреждение искривления ствола скважины и снижение вибраций бурильной трубы. Устройство вклю„„SU„. 1645431 А 1 чает связанные переводником-наковальней (П Н) 2 долото и бурильную трубу (БТ) 3, ПН 2,6 и кольцевые грузы (КГ) 4.

Последние установлены на БТ 3 с зазором и с возможностью осевого перемещения.

ПН 6 расположены между КГ 4 н жестко связаны с БТ 3. Каждый КГ 4 выполнен с продольными прорезями, расположенными в нижней его части в шахматном порядке.

Каждый указанный КГ 4 имеет массу меньше, а количество прорезей больше.

При вынужденных колебаниях долота П Н

2,6 подбрасывают КГ 4 вверх. КГ 4 падают отвесно и создают на БТ 3 импульс вертикально направленных сил. При этом долото разрушает горную породу преимущественно в вертикальном направлении.

1 ил.

16454

Изобретение относится к бурению скважин вращательным способом.

Цель изобретения — предупреждение искривления ствола скважины и снижение вибрации бурильной трубы.

На чертеже изображено устройство для бурения вертикальной скважины.

Устройство для бурения вертикальной скважины включает долото 1, нижний переводник наковальню 2, центральные бурильные трубы 3 с кольцевыми грузами )0

4, установленными с возможностью осевого и радиального перемещения относительно центральной бурильной трубы 3. B верхней части каждого кольцевого груза 4 закрепляется внутренний центратор 5, выполняющий также функции сальникового уплотнения с целью предотвращения зашламования полости кольцевого груза 4.

Центратор 5, как правило, выполняется из элатополимера, например, резины или полиуретана. Второй и последующие кольцевые 20 грузы 4 взаимодействуют с переводниками — наковальнями 6, снабженными центрирующими планками. Диаметр переводников — наковален 6 меньше диаметра скважины, но больше диаметра кольцевого груза 4. Это уменьшает вероятность контакта кольцевых грузов 4 со стенками скважины.

Над устройством для увеличения маятникового эффекта может быть установлен полномерный центратор (не показан).

Масса каждого из кольцевых грузов

4 различна, что достигается изменением их длины или толщины стенки. В нижней части кольцевых грузов 4 выполнены поперечные сквозные прорези, размещенные в шахматном порядке в несколько рядов.

Эти прорези снижают жесткость нижнего конца кольцевого груза 4, увеличивают долю упругого взаимодействия последнего с переводниками — наковальней 2 или 6, уменьшают переход механической энергии колебания в тепловую энергию деформации 40 взаимодействующих деталей. Количество прорезей обратно пропорционально массе кольцевых грузов 4. Жесткость нижнего конца кольцевого груза 4 меньшей массы меньше жесткости кольцевого груза 4 большей массы.

Для увеличения воздействия на долото

1 и снижения динамического воздействия на бурильные трубы 3 от ударов кольцевого груза 4 наиболее тяжелый кольцевой груз 4 устанавливается непосредственно над долотом 1, остальные размещаются по мере уменьшения их массы.

Устройство работает следующим образом.

При вынужденных колебаниях долота вследствие образования рейки на забое и перекатывания зубьев по породе переводники — наковальни 2 и 6 подбрасывают

31

4 кольцевые грузы 4. Под действием гравитационных сил кольцевые грузы 4 падают отвесно и создают им пульс вертикально направленных сн.!, действующих на КНБК.

Для пред вращения вращения кольцевых грузов 4 с бурильной колонной 3 и действия центробежных сил на кольцевые грузы 4, последние могут быть снабжены эластичными опорчыми элементами.

Укороченные кольцевые рузы 4 позволяют увеличить угол наклона скважины и оси

КНБК, при котором осуществляется отвесное падение кольцевого груза 4, что в целом способствует повышению эффективности работы устройства. Например, при длине единичного кольцевого груза 4 — 8 м и массе 1200 кг наибольший перекос его относительно центральной трубы составляет

0,8 — 1,2 . При искривлении скважины больше этого угла кольцевой груз 4 падает наклонно. Применение нескольких укороченных кольцевых грузов 4, например, средней длиной 4 м, позволяет не только увеличить вдвое диапазон зенитного угла скважины, при котором осуществляется свободное падение кольцевых грузов 4, но и использовать значительно большую их массу, например, 3000 кг. Все это существенно повышает эффективность устройства.

Высота подскока и частота ударов кольцевых грузов 4 зависят от их массы и жесткости нижнего конца. При большей массе и жесткости нижних кольцевых грузов 4 частота колебаний всех кольцевых грузов 4 будет различной. Высота подскока у верхних кольцевых грузов 4 больше, а частота ударов меньше, чем у нижних. Различная частота ударов кольцевых грузов 4 о переводники — наковальни

2 и 6 предотвращает синхронизацию движения системы кольцевых грузов 4 с колебаниями бурильной колонны 3 и возникновение резонансных явлений.

Формула изобретения

Устройство для бурения вертикальной скважины, включающее связанные переводником долото и бурильную трубу, расположенные на последней с зазором и с возможностью осевого перемещения кольцевые грузы разной массы, отличающееся тем, что, с целью предупреждения искривления ствола скважины и снижения вибраций бурильной трубы, оно снабжено установленными между кольцевыми грузами на бурильной трубе и жестко связанными с ней переводниками-наковальнями, каждый кольцевой груз в нижней части выполнен с продольными прорезями, расположенными в шахматном порядке, причем каждый вышерасположенный груз имеет массу меньше, а количество продольных прорезей больше.