Компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем

 

Изобретение относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин. Сущность изобретения заключается в том, что между нижней трубой бурильной колонны и забойным двигателем установлена телескопическая система, состоящая из цилиндра и расположенного внутри него поршня, причем цилиндр в нижней части выполнен с отверстиями, сообщающими его внутреннюю полость с затрубным пространством, и соединен с бурильной колонной, а поршень - с корпусом двигателя, кроме того, на верхнем торце поршня установлено посадочное седло для размещения в нем стационарной или сбрасываемой насадки, выполняемой с хвостовиком под овершот. Изобретение позволяет осуществлять регулирование нагрузки на забой в процессе бурения. 5 ил.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин.

Известна компоновка забойного двигателя, которая спускается в скважину на колонне бурильных труб [1].

Известна также компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин, состоящая из колонны бурильных труб, долота, забойного двигателя и телескопического устройства, установленного между нижней трубой бурильной колонны и забойным двигателем [2].

Однако техническое решение по а.с. N 268341 является конструктивно весьма сложным и не позволяет осуществлять регулирование нагрузки на забой в процессе бурения.

Задача решается за счет того, что компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем, состоящая из бурильной колонны, долота и винтового забойного двигателя с опорно-центрирующими элементами на его корпусе, снабжена телескопической системой, установленной между нижней трубой бурильной колонны и винтовым забойным двигателем и состоящей из цилиндра и расположенного внутри него поршня, причем цилиндр выполнен в нижней части с отверстиями, сообщающими его внутреннюю полость с затрубным пространством и соединен с бурильной колонной, а поршень - с корпусом двигателя, при этом на верхнем торце поршня установлено седло для размещения в нем стационарной или сбрасываемой насадки, выполненной с хвостовиком под овершот.

Сущность изобретения заключается в оснащении компоновки телескопическим устройством, состоящим из выполненного с отверстиями цилиндра, соединенного с бурильной колонной, и поршня, соединенного с корпусом двигателя. Указанные признаки обеспечивают создание гидравлической нагрузки на корпус двигателя независимо от положения двигателя в скважине с последующей передачей ее на долото и поддержание заданной осевой нагрузки на долото, при этом выполнение отверстий в нижней части цилиндра благодаря изменению давления в системе позволяет иметь информацию на поверхность о проходе двигателя. Кроме того, размещение на верхнем торце поршня посадочного седла позволяет регулировать нагрузки на долото путем установки стационарной или сбрасываемой насадки.

На фиг. 1 представлена схема компоновки, на фиг. 2 по перечный разрез устройства АА, на фиг. 3 - фрагмент поршня с установленной в нем насадкой, на фиг. 4 - фрагмент поршня с насадкой сбрасываемого типа, а на фиг. 5 - линия давления на стояке насоса в процессе бурения.

Компоновка (фиг. 1) состоит из бурильных труб 1, винтового забойного двигателя 2 с опорно-центрирующим элементом 3 и долота 4. Нижний конец бурильной трубы 1 через переводник 5 соединяется с цилиндром 6, в нижней части которого выполнены отверстия 7, соединяющие его внутреннюю полость с затрубным пространством.

Внутри цилиндра расположен поршень 9 с хвостовиком 10, имеющим сквозной центральный канал 11. Хвостовик 10 посредством резьбы соединен с верхним переводником 12 двигателя 2.

В расточке нижней части цилиндра (фиг. 2) выполнено шлицевое или другое соединение, контактирующее с аналогичным соединением на наружной поверхности хвостовика.

Выходной вал 13 двигателя 2 связан с долотом 4.

При подаче бурового раствора давление, определяемое перепадом в двигателе и долоте, действуя на верхний торец поршня, передается на корпус двигателя и создает осевую нагрузку на долото, пропорциональную площади поршня и перепаду давлений.

По мере разбуривания забоя долото вместе с двигателем и поршнем перемещается вниз до тех пор, пока внутренняя полость труб не разгерметизируется через окна 7.

В этот момент начинается падение давления в нагнетательной линии (фиг. 5), что является индикатором проходки двигателя, равной ходу поршневой группы Н.

Для приведения компоновок в рабочее положение требуется осуществить спуск бурильной колонны 1 с тем, чтобы поршень 9 занял верхнее положение (изображенное на фиг. 1).

Далее цикл будет повторяться.

С целью регулирования осевой нагрузки на долото в процессе бурения в канале поршня 9 выполнено седло 14, в которое может вставляться стационарная 15 или сбрасываемая 16 насадка с хвостовиком 17 (фиг. 4), что позволит регулировать перепад давлений и в конечном счете нагрузку на долото.

Предложенная компоновка низа бурильной колонны дает экономический эффект при наклонно направленном и горизонтальном бурении (поддержание заданной осевой нагрузки на долото) и бурении на гибкой непрерывной трубе (устраняется необходимость применения утяжеленных труб).

Источники информации 1. Гусман М.Т. и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. - М.: Недра, 1981, с. 16-35.

2. Тагиев Э.И., Залкин С.Л. Способ подачи долота и установление нагрузки на забой при турбинном бурении и устройство для его осуществления. А. с. N 268341.

Формула изобретения

Компоновка низа бурильной колонны для бурения скважины винтовым забойным двигателем, состоящая из бурильной колонны, долота и винтового забойного двигателя и телескопической системы, установленной между нижней трубой бурильной колонны и двигателем и состоящей из цилиндра, соединенного с бурильной колонной, и расположенного внутри него поршня, соединенного с корпусом двигателя, отличающаяся тем, что в нижней части цилиндра выполнены отверстия, сообщающие внутреннюю полость цилиндра с затрубным пространством, при этом на верхнем конце поршня установлено посадочное седло для размещения в нем стационарной или сбрасываемой насадки, выполненной с хвостовиком под овершот.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5