Устройство для эксцентричного размещения бурильной колонны в стволе скважины при роторном бурении

 

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для эксцентричного размещения бурильной колонны в стволе скважины, и может быть использовано при бурении горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин роторным способом. Устройство содержит корпус, внутри которого расположены внутренние и наружные плашки, выдвигающиеся при вращении за счет центробежных сил из окон, профрезерованных в корпусе. Плашки имеют различный радиус максимально возможного вылета при их вращении. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки забоя и выноса шлама на поверхность. 2 ил.

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для эксцентричного размещения бурильной колонны в стволе скважины, и может быть использовано при бурении горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин роторным способом.

Известен центробежный центратор-калибратор /авт.свид. СССР N 606994, E 21 B 17/10, Бюл. N 18, 1978 г., с. 99/, содержащий корпус, обойму и плашки, причем обойма выполнена с выступами по направлению вращения, а плашки с ответными впадинами.

Недостатком известного центрирующего устройства является низкая эффективность выноса шлама.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому изобретению является наддолотный центробежный калибратор-центратор, предназначенный для установки на валу забойного двигателя (Технология бурения глубоких скважин./ Под ред. М. Р. Мавлютова. - М.: Недра, 1982, с. 240-241), включающий корпус, обойму, расположенные между корпусом и обоймой в кольцевой проточке плашки, которые за счет центробежной силы при вращении вала забойного двигателя выдвигаются из окон, профрезерованных в обойме.

Недостатками известного устройства являются большое гидравлическое сопротивление, возникающее при движении промывочной жидкости, что снижает эффективность очистки забоя и выноса шлама на поверхность, дюнообразование из шлама в горизонтальном стволе скважины.

Предлагаемое изобретение решает техническую задачу повышения эффективности очистки забоя и выноса шлама на поверхность, предотвращения процесса дюнообразования в горизонтальном стволе скважины за счет эксцентричного расположения бурильной колонны в вертикальном, наклонном и горизонтальном стволе скважины.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в улучшении условий выноса шлама, так как шлам тяжелее раствора и движется по нижней стенке, на которой расположена бурильная колонна, препятствующая движению шлама. В результате эксцентричного расположения бурильную колонну поднимают к верхней стенке, освобождая путь движущемуся шламу.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве, включающем корпус, внутри которого расположены плашки, выдвигающиеся при вращении за счет центробежных сил из окон, профрезерованных в корпусе, согласно изобретению, плашки имеют различный радиус максимально возможного вылета при их вращении, причем масса плашек выбирается из условия, что центробежные силы, вызываемые вращением плашек, равны: m₁·ω²·R₁= m₂·ω²·R₂ где R₁, R₂ - радиусы соответственно внутренней и наружной плашек, м; m₁, m₂ - массы соответственно внутренней и наружной плашек, кг; ω² - скорость вращения, м/с.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Устройство для размещения бурильной колонны в стволе скважины содержит внутренние плашки 1, наружные плашки 2, корпус 3, вал устройства 4, окна 5.

Устройство работает следующим образом. При вращении вала 4 плашки 1,2 выдвигаются за счет центробежной силы из окон 5, профрезерованных в корпусе 3, до упора в стенки скважины. При этом происходит смещение оси бурильной колонны относительно оси скважины, обеспечивая тем самым улучшение условий выноса шлама.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при бурении горизонтальных, вертикальных и наклонных скважин роторным способом.

Использование изобретения позволит устанавливать и поддерживать эксцентрично вращающуюся бурильную колонну в горизонтальном, наклонном и вертикальном стволах скважины при бурении роторным способом, снижая таким образом потери напора в кольцевом пространстве и соответственно уменьшая дифференциальное давление по всему стволу скважины, улучшая вынос шлама, предупреждая дюнообразование в горизонтальных стволах скважин.

Формула изобретения

Устройство для эксцентричного размещения бурильной колонны в стволе скважины при роторном бурении, включающее корпус, внутри которого расположены плашки, выполненные с возможностью выдвижения при вращении устройства за счет центробежных сил из окон, профрезерованных в корпусе, отличающееся тем, что плашки выполнены в виде внутренних и наружных и имеют различный радиус максимально возможного вылета при вращении корпуса, причем масса упомянутых плашек выбирается из условия что центробежные силы, вызываемые вращением, равны m₁·ω²·R₁= m₂·ω²·R_2, где m₁, m₂ - массы соответственно внутренней и наружной плашек, кг; ω² - скорость вращения, м/с; R₁, R₂ - радиусы соответственно внутренней и наружной плашек, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2