Способ бурения скважин

 

Использование: для бурения скважин турбинным или роторным способом. Сущность изобретения: породоразрушение осуществляют самоцентрирующимся долотом с центральной конусной шарошкой и автоматически выдвижными в стороны при установке на породу боковыми конусными шарошками. Расстояние между торцом обсадной колонны и породой, а также взаимное положение колонны и долота на весь процесс бурения и до момента подъема бурильного инструмента сохраняют неизменным. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области техники бурения скважин турбинным или роторным способом.

Известны способы механического бурения скважин с использованием шарошечных долот.

Недостаток известных способов бурения возможность искривления скважины.

Известен способ бурения скважин при помощи турбобура, заключающийся в использовании обсадной колонны, фиксируемой спайдером и вертлюгом, и бурового инструмента с долотом, приводимым во вращение, и наращивания труб по мере бурения.

Недостаток способа низкое качество бурения скважин, возможно искривление ствола скважины вследствие того, что долото бурильной установки не имеет центрации, что приводит к отклонению ствола скважины. При бурении глубоких и сверхглубоких скважин возможно отклонение ствола. Например, при бурении скважины глубиной около 3700 м интенсивность ее искривления составляет 3,5-4,5^о, или 30-48 м. Кроме того, при выполнении способа применяются трубы различного типоразмера, образующие обсадную колонну телескопического типа, что резко снижает экономичность, усложняет процесс.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу бурения является способ бурения скважин, заключающийся в использовании обсадной колонны и бурового инструмента с долотом с центральной и боковыми шарошками, опускаемым через обсадную трубу, башмак которой располагают на фиксированной высоте от породы. После этого долото приводят в рабочее положение, обеспечивающее диаметр долота больше диаметра муфт обсадных труб, и затем подают команду на его вращение, производят опускание колонны и наращивают трубы одного типоразмера по мере разбуривания.

Недостаток данного способа заключается в том, что используемая конструкция долота требует после окончания бурения перед заменой труб осуществлять или подъем колонны или продолжить разбуривание для обеспечения перевода боковых шарошек в нерабочее положение и их захода в обсадную трубу. Это снижает производительность и качество бурения за счет возможной децентрации долота в процессе бурения по той же причине из-за конструкции долота и его шарошек.

Цель изобретения повышение производительности и качества бурения.

Указанная цель достигается тем, что породоразрушение осуществляют самоцентрирующимся долотом с центральной конусной шарошкой и автоматически выдвижными в стороны при установке на породу боковыми конусными шарошками. Расстояние между торцом обсадной колонны и породой, а также взаимное положение колонны и долота на весь процесс бурения и до момента подъема бурильного инструмента сохраняют неизменным. Для улучшения центрации долота можно дополнительно на начальном этапе торец башмака обсадной трубы устанавливать на поверхность породы, обеспечивая расположение вершины центральной конусной шарошки на породе, и после этого осуществлять подъем колонны для перевода боковых шарошек в рабочее положение.

На фиг. 1 приведена операция установки на поверхности грунта обсадной трубы и долота; на фиг. 2 операция подъема обсадной трубы над долотом с обеспечением расположения последнего в непосредственной близости от обсадной трубы, ее нижнего торца; на фиг. 3 процесс бурения на некоторой глубине.

Способ реализуется на примере бурильной установки турбинного бурения, содержащей обсадную трубу 1 с башмаком 2, через которую проходит бурильная штанга 3, к которой крепится турбобур 4. Для реализации способа используется укрепленное к турбобуру 4 долото с автоматическим изменением его диаметра, имеющее центральную шарошку 5 и четыре боковые раздвигаемые шарошки 6, установленные в корпусе 7. Конструкция долота обеспечивает прохождение его, т. е. шарошек 5 и 6, внутри трубы 1 при подъеме или опускании штанги 3 и автоматическое под действием веса бурильной колонны раздвигание боковых шарошек 6 при установке долота на поверхности разбуриваемого грунта 8 и подъеме трубы 1 на требуемую высоту а постоянную на время бурения. Центральная шарошка 5 обеспечивает разбуривание столба 9, а боковые шарошки 5 столба 10 диаметром, несколько превышающим диаметр муфт 11 на обсадной колонне, формируемой из труб 1 одного типоразмера на всю глубину проектируемой скважины, фиксируемых спайдером 12, располагаемым на платформе 13 буровой вышки 14. Для фиксации турбобура 4 от кругового движения на последнем имеются ограничительные пластины 15, а на трубе 1 пластинчатые упоры 16. При таком выполнении наличие жесткой бурильной трубы 3 необязательно, ее можно заменить шлангом высокого давления, который необходимо иметь мерным, как и бурильные трубы, и те и другие соизмеримые с длиной обсадных труб 1.

Способ реализуется в следующей последовательности.

Платформу 13 с буровой вышкой устанавливают вертикально на точке бурения скважины. Собранный бурильный инструмент опускают (фиг. 1) на точку бурения. Поднимают обсадную трубу 1 на расстояние а, при котором обеспечивается выход долота из обсадной трубы 1 и его расположение после этого в непосредственной близости от нижнего торца трубы 1. Одновременно за счет освобождения долота под весом бурильного инструмента происходит раздвижение боковых шарошек 6 на величину несколько больше диаметра соединительных муфт 11 обсадной трубы 1.

Начинают бурение. Центральная шарошка 5 обеспечивает центрацию благодаря своей конусности, направленной в сторону разбуриваемого грунта 8. По мере разбуривания ствола 9 скважины и заглубления центральной шарошки 5 вступают в работу боковые шарошки 6, разбуривающие ствол 10, в который начинает заходить башмак 2 обсадной трубы 1, и по мере заглубления долота одновременно с ним опускается и обсадная труба 1. После того как муфта 11 обсадной трубы 1 опустится до спайдера 12, дальнейшее перемещение вниз трубы 1 будет прекращено, на этом первый цикл работы заканчивается. Наращивают штангу 3 и обсадную трубу 1 следующей обсадной трубой того же диаметра и продолжают бурение до окончания следующей обсадной трубы 1 и т.д.

Вертикальность ствола скважины на всю проектируемую глубину сохраняется благодаря использованию самоцентрирующегося долота известной конструкции б и его расположению вблизи обсадной трубы, с четкой фиксацией последней спайдером 12 и вертлюгом. После окончания бурения проектируемой скважины буровой инструмент извлекают. При подъеме бурового инструмента боковые шарошки 6 заходят в конусообразную часть оголовка 2 и сдвигаются одновременно с продвижением вверх, внутри обсадной трубы 1. После прохождения ее инструмент извлекается вместе с долотом. Бурение закончено.

В результате применения данного способа бурения, кроме повышения производительности и обеспечения вертикальности ствола скважины на всю ее проектную глубину, исключается износ муфт и бурильных труб, повышается надежность бурильного инструмента.

Формула изобретения

1. Способ бурения скважин, заключающийся в использовании обсадной колонны и бурового инструмента с долотом с центральной и боковыми шарошками, опускаемым через обсадную трубу, башмак которой располагают на фиксированной высоте от породы, приводят долото в рабочее положение, обеспечивающее диаметр долота больше диаметра муфт обсадных труб и затем подают команду на его вращение, производят опускание колонны и наращивают трубы одного типоразмера по мере разбуривания, отличающийся тем, что породоразрушение осуществляют самоцентрирующимся долотом с центральной конусной шарошкой и автоматически выдвижными в стороны при установке на породу боковыми конусными шарошками, при этом расстояние между торцом обсадной колонны и породой, а также взаимное положение колонны и долота на весь процесс бурения и до момента подъема бурильного инструмента сохраняют неизменным.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на начальном этапе торец башмака обсадной трубы устанавливают на поверхность породы, обеспечивают расположение вершин центральной конусной шарошки на породе и осуществляют подъем колонны для перевода боковых шарошек в рабочее положение.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3