Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах

 

Сущность изобретения: компоновка содержит направляющую штангу с долотом с опорно-центрирующим элементом. Расширитель соединен с верхним концом штанги. В гидроцилиндре б установлены два полых , . штока 7 и 8 с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому. На гидроцилиндре 6 установлен опорноцентрирующий элемент. Каждый из штоков 7 и 8 связан соответственно с частями направляющей штанги. Выходные отверстия концов штока 7, 8 смещены относительно друг друга, В процессе бурения скважины поддерживают заданный режим осевой нагрузки, частоты вращения инструмента и расхода промывочной жидкости. При ступенчатом повышении давления промывочной жидкости на устье скважины уменьшают осевую нагрузку на инструмент до величины G0, определяемой из соотношения , где р-рабочее давление промывочной жидкости (до ступенчатого с повышения давления), Н/м , 5ш эффективная площадь штока, м . 2 з.п.ф-лы, 2 ил. Ш-. И

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (. g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4778593/03 (22) 25.10,89 (46) 23.01,93. Бюл, М 3 (71) Научно-производственный кооператив

"Техника и организация бурения скважин" (72) B.Ä.Ïoòàøíèêoâ и Питер Бакли (56) Яремейчук Р,С„Райхерт Л.А,Бурение стволов большого диаметра, М„Недра, 1979 г„с.97.

Авторское свидетельство СССР

N. 1585488, кл, Е 21 В 7/08, 1984. (54) СТУПЕНЧАТАЯ КОМПОНОВКАДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН (57) Сущность изобретения: компоновка содержит направляющую штангу с долотом с опорно-центрирующим элементом. Расширитель соединен с верхним концом штанги.

В гидроцилиндре 6 установлены два полых

„„,Я „„1789639 А1 штока 7 и 8 с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому, На гидроцилиндре 6 установлен опорноцентрирующий элемент. Каждый из штоков

7 и 8 связан соответственно с частями направляющей штанги, Выходные отверстия концов штока 7, 8 смещены относительно друг друга, В процессе бурения скважины поддерживают заданный режим осевой нагрузки, частоты вращения инструмента и расхода промывочной жидкости. При ступенчатом повышении давления промывоч- ной жидкости на устье скважины уменьшают осевую нагрузку на инструмент до величины 6, определяемой из соотношения G=pSLU, где р — рабочее давление промывочной жидкости (до ступенчатого повышения давления), Н/м, SLU — эффектив2 ная площадь штока, м . 2 з,п,ф-лы, 2 ил.

1789639

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для направленного бурения в наклонно-залегающих анизотропных, перемежающихся по твердости породах.

Известна ступенчатая компоновка, включающая опережающую часть, состоящую из забойного двигателя с долотом и калибратором в качестве опорно-центрирующего элемента, расширитель и второй калибратор, /становленные над опережающей частью (1).

Наиболее близкой предложенной по технической сущности и достигаемому эффекту является ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги (3), Однако, данная ступенчатая компоновка при бурении в перемежающихся по твердости породах не снабжена механизмом, ограничивающим величину осевой нагрузки, воспринимаемой одним долотом или расширителем, что может приводит к поломкам породоразрушающего инструмента.

Целью изобретения является повышение надежности работы ступенчатой компоновки за счет регулирования нагрузки на долото.

Поставленная цель достигается тем, что ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах, включающая направляющую штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги, снабжена гидроцилиндром и двумя полыми штоками, концы которых расположены в полости гидроцилиндра и связаны с ним с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей, каждая из которых связана с одним из свободных концов полых штоков, а опорно-центрирующий элемент установлен на гидроцилиндре.

Кроме этого выходные отверстия концов штоков, размещенных в полости гидроцилиндра, смещены относительно друг друга, При этом отношение величин ходов штоков верхней и нижней частей гидроцилиндра прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента до рабочих торцев расширителя и долота при минимальном расстоянии между торцами штоков.

На фиг.1 показан общий вид ступенчатой компоновки для направленного бурения скважин.

На фиг.2 гидроцилиндр со штоками и опорно-центрирующим элементом в продольном разрезе.

Ступенчатая компоновка для направ"0 ленного бурения скважин содержит направляющую штангу с долотом 1 и опорноцейтрирующим элементом 2. Направляющая штанга состоит из верхней 3 и нижней

4 частей, С верхним концом направляющей штанги соединен расширитель 5, Опорноцентрирующий элемент 2 установлен на гидроцилиндре 6, в котором размещены два полых штока 7 и 8, которые имеют одинаковую эффективную площадь и соединены со20 ответственно с верхней частью 3 и с нижней частью 4 направляющей штанги. Выходные отверстия штоков 7 и 8 смещены относи25

55 тельно друг друга на величину "е". На верхней 3 и нижней 4 частях направляющей штанги размещены упоры 10, ограничивающие ход штоков в гидроцилиндре, а для передачи вращающего момента от верхней части 3 к нижней части 4 направляющей штанги поперечное сечение этих частей имеет, например, квадратное сечение, соответствующее по форме отверстиям в верхней и нижней гайках, соединенных с верхним и нижним концами гидроцилиндра 6.

Величины ходов штоков 7 и 8, ограниченные упорами 10, относятся друг к другу также как расстояние от опорного сечения опорно-центрирующего элемента 2 до рабочих торцев расширителя 5 и долота 1.

Ступенчатая компоновка при бурении скважин в анизотропных перемежающихся по твердости породах работает следующим образом.

Заданное направление бурения обеспечивается за счет компенсации отклоняющей силы на долоте 1, возникающей при разушении анизотропной породы вооружением долота 1, аналогичной силой, возникающей на расширителе 5, которая действует в том же направлении, что и на долоте 1, но благодаря наличию опорно-центрирующего элемента 2, отклоняющая сила, приложенная к расширителю 5, создает опрокидывающий момент, действующий на направляющую штангу в направлении противоположном действию момента от аналогичной отклоняющей силы, приложенной к долоту 1.

При бурении данной ступенчатой компоновки поддерживают режим осевой нагрузки и расход промывочной жидкости, 1789639

25 обеспечивающие положение штоков 7 и 8 соответственно в верхней и нижней частях гидроцилиндра 6. При этом положение штоков 7 и 8 осевая нагрузка на долото 1 ограничена величиной равной произведению давления промывочной жидкости в гидроцилиндре и эффективной площади штока 8, А осевая нагрузка на расширитель 5 определяется как разность между осевой нагрузкой, действующей на ступенчатую компоновку со стороны вышерасположенных элементов бурильной колонны и осевой нагрузкой, воспринимаемой долотом 1.

При разбуривании долотом 1 более твердых пород его механическая скорость становится меньше чем механическая скорость расширителя 5, что приводит к сближению штоков 7 и 8 в гидроцилиндре 6, а благодаря смещению относительно друг друга выходных отверстий штоков 7 и 8 при сближении последних проходной канал промывочной жидкости перекрывается, что

Формула изобретения

1. Ступенчатая компоновка для направленного бурения скважин в анизотропных наклонно залегающих породах, включающая штангу с долотом и опорно-центрирующим элементом и расширитель, соединенный с верхним концом направляющей штанги, отл и ч а ю ща я с ятем, что, с целью повышения надежности в работе за счет регулирования нагрузки на долото, она снабжена гидроцилиндром и двумя полыми штоками, концы которых расположены в полости гидроцилиндра и связаны с ним с возможностью передачи крутящего момента от одного штока к другому, причем направляющая штанга выполнена из двух частей, вызывает рост давления в стояке на устье скважины. В случае упомянутого увеличения давления искусственно уменьшают осевую нагрузку на инструмент, ограничивая

5 его подачу, Тем самым создаются условия, при которых штоки 7 и 8 снова раздвигаются в гидроцилиндре 6 и занимают крайние положения за счет углубления скважины долотом 1. Затем осевую нагрузку снова

10 увеличивают, обеспечивая бурение скважины одновременно с ее расширением расширителем 5.

Благодаря тому, что величины ходов штоков 7 и 8 связаны заявленным соотно15 шением с расстояниями между опорным сечением опорно-центрирующего элемента 2 и рабочими торцами расширителя 5 и долота 1, обеспечивается одинаковое соотношение параметров ступенчатой компоновки, 20 определяющее величину интенсивности искривления ею скважины при крайних положениях штоков 7 и 8 в гидроцилиндре 6, 30 каждая из которых связана с одним из свободных концов полых штоков, а опорно-центрирующий элемент установлен на гидроцилиндре.

35 2, Компоновка по п.1, о тл и ч а ю щ а яс я тем, что выходные отверстия концов штоков, размещенных в полости гидроцилиндра, смещены относительно друг друга.

3. Компоновка по пп,1 и 2, о тл и ч а ю40 щ а я с я тем, что отношение величин ходов в верхней и нижней частях гидроцилиндра прямо пропорционально отношению расстояний от опорного сечения опорно-центрирующего элемента до рабочих торцов

45 расширителя и долота при минимальном расстоянии между торцами штоков.

1789639

Рог.7

Составитель B. Поташников

Техред M,Moðãåíòàë Корректор С. Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ ЗЗЗ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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