Турбобур

 

Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить эффективность при забуривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота (Д) от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса (К), снизить износ Д при спуско-подъемных операциях, ; осуществить контроль зарезки второго ствола . Турбобур содержит К 1 с установленным в нем посредством радиально-упорных подшипников 2 валом 3. На К 1 установлен опорный элемент 5. Оси вала 3 и внутренней цилиндрической поверхности (ЦП) 7 К 1 наклонены под острым углом /5 к оси его внешней ЦП 8. С колонной бурильных труб 10 К 1 соединен посредством переводника 9. Материал последнего имеет величину модуля упругости меньше, чем у материала корпуса 1 и колонны бурильных труб 10. Ось резьбового соединения переводника 9 с К 1 наклонена под острым углом у к оси внешней ЦП 8 в апсидальной плоскости турбобура. Рабочие органы 6 последнего выпопнен,ы в виде пропеллерных турбин. При спуске турбобура в скважину благодаря тому, что переводник 9 имеет большую деформационную способность , ограничивается величина усилия , прижимающего Д 4 к стенке скважины, В результате снижается износ элементов Д 4 при доводке его к месту зарезки. 3 з.п.ф-лы, 1 ил. сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 21 В 4/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4756091/03 (22) 01.11.89 (46) 07.12.91. Бюл. %45 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) P,А.Иоаннесян (53) 622.243.92 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 в 72221, кл. Е 21 В 7/08, 1945.

Авторское свидетельство СССР

N 1159998, кл. Е 21 В 7/08, 1983. (54) ТУРБОБУР (57) Изобретение относится к бурению скважин и позволяет повысить эффективность при забуривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота (Д) от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса (К), снизить

f износ Д при спуско-подъемных огерациях, осуществить контроль зарезки второго ствола. Турбобур содержит К 1 с установленным в нем посредством радиально-упорных подшипников 2 валом 3, На К 1 установлен.

Изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при забуривании второго ствола скважины.

Целью изобретения является повышение эффективности при забуривании второго ствола за счет увеличения угла отклонения оси долота от оси скважины при сохранении прочности реэьбовых соединений корпуса, снижение износа долота при спуско-подъемных операциях и осуществление контроля за резки второго ствола.

На чертеже изображен турбобур, продольный разрез.

om 5Uiin 1 696661 А 1 опорный элемент 5. Оси вала 3 и внутренней цилиндрической поверхности (ЦП) 7 К 1 наклоненыы под острым углом ф к оси его внешней ЦП 8, С колонной бурильных труб 10 К 1 соединен посредством переводника 9. Материал последнего имеет величину модуля упругости меньше, чем у материала корпуса

1 и колонны бурильных труб 10, Ось резьбового соединения переводника 9 с К 1 наклонена под острым углом у к оси внешней ЦП

8 в апсидальной плоскости турбобура.

Рабочие органы 6 последнего выполнены в виде пропеллерных турбин, При спуске турбобура в скважину благодаря тому, что переводник 9 имеет большую деформационную способность, ограничивается величина усилия, прижимающего Д 4 к стенке скважины. В результате снижается износ элементов Д 4 при доводке его к месту зарезки. 3 з.п.ф-лы, 1 ил.

Турбобур содержит корпус 1 и установленный в нем посредством радиально-упорных подшипников 2 вал 3 с долотом 4. На верхней части корпуса 1 в его апсидальной плоскости установлен опорный элемент 5.

Расстояние от края опорного элемента 5 до места контакта корпуса 1 со стенкой скважины не превышает диаметра долота 4. Рабочие органы бтурбобура выполнены в виде пропеллерных турбин. Оси вала 3 и внутренней цилиндрической поверхности 7 корпуса

1 наклонены под острым углом /Зк оси внешней цилиндрической поверхности 8 696661 са, корпуса 1. Этот угол определяется из выражения тцp— х х где X1 — максимальная толщина корпуХ вЂ” минимальная толщина корпуса; (- расстояние между верхней и нижней радиальными опорами вала турбобура.

Угол наклона вала к оси скважины

p = a+/ где а=угол наклона корпуса коси скважины, определяемый иэ выражения

0 -D7 щ а — 8 — 2L где 0д — диаметр долота;

От — диаметр турбобура;

L — расстояние от места контакта верхней точки турбобура со стенкой скважины до нижней кромки долота.

Переводчик 9 соединяет корпус 1 с кслонной бурильных труб 10. Ось резьбового соединения переводника 9 с корпусом 1 наклонена под острым углом ",г к оси поверхности 8 в апсидальиой плоскости турбобура для небольшого прижатия долота 4 к стенке скважины. Величина модуля упругости материала переводника 9, выполненного, например, из дюралюминия, меньше. чем величина модуля упругости материалов корпуса 1 и колонны бурильных труб 10, выполненных иэ стали.

Для гарантирования зарезки второго ствола, особенно в твердых породах, отклоняющую силу стремятся получить возможно большей. Кроме того, для облегчения и интенсификации эарезки компоновка выполняется так, чтобы угол между осями долота и скважины получался возможно большим.

Применение больших отклоняющих сил в компоновках ограничивается, с одной стороны, сложностью продвижения компоновки по стволу скважины, à, с другой стороны, затруднением запуска турбобурз из-эа больших моментов вращения, возникающих на долоте, Удельные моменты при зарезке кратно превосходят удельные моменты при обычном бурении.

При спуске турбобура в скважину благодаря тому, что переводник 9 обладает большой деформационной способностью, ограничивается величина усилия, прижимающего долото 4 к стенке скважины. В результате снижается износ рабочих элементов долота 4 при доводке его к месту зарезки, Ограничение силы, прижимающей долото к стенке скважин в процессе бурения, и увеличение частоты вращения необходимы по ряду причин;

55 уменьшение прогиба корпуса 1, о;рицательно сказывающегося на процессе эареэки, так как прогиб корпуса 1 уменьшает угол между осью долота 4 и осью скважины; снижение потребной величины момента на долоте 4, что позволяет забуриваться на высоких оборотах; снижение амплитуды крутильных колебаний низа бурильной колонны, отрицательно влияющей на процесс зареэки; возможность работы турбобура в режимах, близких к разгонным, так как зареэки второго ствола представляет собой процесс фрезерования стенки скважины, которому показан высокооборотный режим работы, пропорционально квадрату частоты вращения увеличивается кинетическая энергия вращаюшейся массы, которая в большей степени поглощает пики моментов, возникающих на долоте 4, а следовательно, сни>хает амплитуду крутильиых колебаний, что, в свою очередь, в большей степени обеспечивает непрерывный контакт долота 4 со стенкой скважины в заданной точке; улучшение запуска турбобура, так как удельный момент от отклоняющей силы значительно больше, чем от осевой нагрузки, Для контроля процесса зарезки второго ствола и режима работы туобобура последний комплектуется пропеллерными турбинами, у которых восрастающая линия давления от холостого хода к тормозу, При высокооборотном режиме эарезки второго ствола рекомендуется для зарезки использовать либо алмазные зарезные долота, либо безопорные долота из "Славутича" типа ИСМ, Формула изобретения

1. Турбобур, содержащий корпус с установленным в нем посредством радиапьноупорных подшипников валом, рабочие органы и опорный элемент, устаисуленный на корпусе, отп и ча ю щи и с я тем, что, с целью повышения эффективности при забуривании второго ствола эа счет увеличения угла отклонения оси долота от оси скважины при сохранении прочности резьбовых соединений корпуса, оси вала и внутренней цилиндрической поверхности корпуса наклонены под острым углом к оси внешней цилиндрической поверхности корпуса.

2. Турбобур по п.1, отл и ча ю щ и йс я тем, что, с целью снижения износа долота при спуска-подъемных операциях, материал переводника, соединяющего корпус с колонной бурильных труб, имеет величину модуля упругости меньше, чем у материала корпуса и колонны бурильных труб.

3. Турбобур по п1, отл и ч а ю щ ийся тем, что, с целью осуществления контроля

1696661

Составитель А. Хромин

Редактор Г, Наджарян Техред М.Моргентал „Корректор И. Муска

Заказ 4286 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 101 зарезки второго ствола, рабочие органы выполнены в виде пропеллерных турбин.

4, Турбобур поп.1. отл ич а ющийся тем, что ось резьбового соединения переводника с корпусом наклонена под острым углом к оси внешней цилиндрической поверхности корпуса в апсидальной плоскости турбобура, 5