Ротационный башмак обсадной колонны

 

Использование: в области бурения и строительства нефтяных и газовых скважин, конкретно в области крепления и цементирования обсадных колонн. Обеспечивает повышение качества цементирования наклонно-направленных скважин. Сущность изобретения: устройство включает гидравлический двигатель. Он имеет корпус. Корпус закреплен на нижнем конце обсадной колонны. В корпусе зафиксирован вал. Он зафиксирован посредством осевых и радиальных опор. К нижнему концу вала присоединена буровая коронка для фиксации вала от вращения в процессе цементирования. Нижняя часть обсадной колонны на длине до 300 метров выполнена с соединением на подшипнике по типу вертлюга. 1 ил.

Изобретение относится к области бурения и строительства нефтяных и газовых скважин и, точнее, к области крепления и цементирования обсадных колонн.

Известны цементировочные башмаки, представляющие собой гидравлический забойный двигатель, снабженный золотниковой парой, перепускающей через себя цементный раствор [1] Наиболее близким техническим решением является башмак, выполненный в виде гидравлического двигателя, создающего в процессе цементирования обсадной колонны вибрации, способствующие заполнению кольцевого пространства скважины цементным раствором [2] Указанное изобретение включает в себя двигатель, ротор которого приводит во вращение несбалансированную массу, создающую поперечные вибрации обсадных труб, к которым прикрепляется статор двигателя. При этом его ротор центрируется относительно статора с помощью осевых и радиальных опор.

Однако указанное изобретение не может гарантировать попадание цементного раствора под обсадные трубы в случаях, когда требуется тампонирование колонны обсадных труб в наклонно направленных скважинах с зенитными углами наклона стволов в 40-110^o; т.к. при этом уровень возникающих ускорений должен быть достаточным для того, чтобы оторвать трубы, лежащие в желобах ствола скважины от подлежащей (под них) стенки ствола. При больших зенитных углах сделать это не удается.

Настоящее изобретение имеет целью за счет скоростного напора вращающегося вокруг труб потока, восходящего по кольцевому пространству цементного раствора затянуть его под трубы при любом зенитном угле ствола скважины и даже при цементировании эксплуатационных колонн в горизонтальных частях направленных скважин.

Таким образом, целью изобретения является качественное улучшение цементажа наклонно направленных скважин с большой протяженностью горизонтальной проекции.

Данный эффект обеспечивается за счет интенсивного вращения вокруг своей оси нижней секции колонны обсадных труб. Изобретение поясняет рис. 1. В нижней части обсадной колонны 1, на необходимом расстоянии от забоя скважины (до 300 м; тем больше, чем больше зенитный угол) в обсадной колонне 1 устанавливается вертлюжный подшипник 2 с сальником 3, отделяющий нижнюю (вращающуюся) часть обсадной колонны от ее верхней (неподвижной) части; при этом нижняя (вращающаяся) часть обсадной колонны 1 может быть выполнена либо гладкой, либо с продольными или наклонными ребрами. К нижней части обсадной колонны 1 крепится на резьбе корпус 4 гидравлического забойного двигателя. (На чертеже в качестве двигателя показан трубобур, который в данном случае может содержать небольшое количество турбин (30 60) и поэтому проще и дешевле других двигателей; кроме того, большая частота вращения, свойственная турбобуру, является здесь желательной. Описание дается применительно к турбобуру, однако, возможно использование забойного гидродвигателя любого типа). В корпусе 4 неподвижно закреплены лопастные направляющие венцы 5 (в данном случае роторы турбины), а также детали радиальной 6 и осевой 7 опор, фиксирующих относительно корпуса 4 вал 8, на котором закреплены направляющие венцы 9 (в данном случае статоры турбин). Нижняя часть вала 8 имеет внутреннюю полость 10, которая гидравлически сообщена с полостью, где располагаются лопастные венцы 5 и 9 с помощью одного-трех окон отверстий 11. В нижней части вала 8 крепится моментоемкая буровая коронка 12, наружный диаметр которой на 1-3 мм меньше диаметра скважины, а нижняя часть армирована материалом с очень высокой твердостью. Коронка 12 имеет отверстия 13 в боковой поверхности, которые сообщают внутреннюю полость коронки с кольцевым пространством скважины.

Формула изобретения

1 Ротационный башмак обсадной колонны, включающий гидравлический двигатель, в состав которого входит корпус, закрепленный на нижнем конце обсадной колонны, и вал, зафиксированный в корпусе посредством осевых и радиальных опор, отличающийся тем, что для фиксации вала от вращения в процессе цементирования обсадной колонны к его нижнему концу присоединена буровая коронка, при этом нижняя часть обсадной колонны на длине до 300 м выполнена с соединением на подшипнике по типу вертлюга.

РИСУНКИ

Рисунок 1