Стабилизатор

 

Изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к опорно-центрирующим устройствам для центрирования низа бурильной колонны. Стабилизатор включает корпус с осевым промывочным каналом и присоединительными резьбами, с двумя лопастями, армированными вставками из износостойкого материала. Стабилизатор выполнен неравножестким при изгибе относительно главных центральных осей своего поперечного сечения, имеющего форму кольца со срезанными с противоположных сторон сегментами. Изобретение обеспечивает качественное центрирование низа бурильной колонны и беспрепятственное прохождение стабилизатора по стволу исправленной скважины при спуске и подъеме бурильного инструмента. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области глубокого бурения, а именно к опорно-центрирующим устройствам для центрирования низа бурильной колонны.

Известна утяжеленная бурильная труба с присоединительными резьбами на концах и центральным промывочным каналом, имеющая неравные жесткости при изгибе относительно главных центральных осей инерции поперечного сечения, выполненного, например, в форме кольца со срезанными сегментами (а.с. СССР 560056, Е 21 В 17/00).

Недостаток известной утяжеленной трубы заключается в том, что она не обеспечивает центрирования низа бурильной колонны в скважине, поскольку наибольший поперечный размер такой трубы гораздо меньше диаметра долота, которым формируется ствол скважины.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является стабилизатор, включающий корпус с четырьмя прямолинейными лопастями, армированными вставками из износостойкого материала и с присоединительными резьбами (А.Г. Калинин, Б. А. Никитин, К. М. Солодкий, Б.З. Султанов. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. Справочник, М.: Недра, 1997).

Недостатком прототипа является высокая суммарная жесткость на изгиб его корпуса и четырех лопастей, которая больше жесткости утяжеленных бурильных труб, присоединенных к стабилизатору, что, учитывая большую длину стабилизатора - в 10-30 раз больше его диаметра, может вызывать его заклинки при спуске и подъеме бурильного инструмента в уже искривленной части скважины.

Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение качественного центрирования низа бурильной колонны для управления искривлением скважин и беспрепятственного прохождения стабилизатора по стволу искривленной скважины при спуске и подъеме бурильного инструмента.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что стабилизатор выполнен неравножестким при изгибе относительно главных центральных осей своего поперечного сечения, имеющего форму кольца со срезанными с противоположных сторон сегментами. Наружный диаметр кольца соответствует диаметру используемого долота, а расстояние между сторонами выбирают таким образом, чтобы жесткость стабилизатора при изгибе относительно одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения была в 1,2-1,5 раза меньше, чем жесткость применяемых с ним утяжеленных бурильных труб, жесткости при изгибе во взаимно перпендикулярных направлениях различались в 2,0-2,5 раза. Площади затрубного пространства за стабилизатором и за присоединенными к нему круглыми утяжеленными бурильными трубами должны быть примерно одинаковыми. Оставшиеся части кольца, являющиеся, по существу, лопастями и контактирующие со стенками скважины, армированы вставками из износостойкого материала.

Отличительные признаки предлагаемой конструкции стабилизатора заключаются в том, что его корпус вместе с двумя лопастями выполнен неравножестким при изгибе относительно главных центральных осей инерции с поперечным сечением в форме кольца со срезанными с противоположных сторон сегментами, причем наружный диаметр кольца соответствует диаметру используемого долота, а его жесткость относительно одной из осей меньше, чем жесткость применяемых со стабилизатором утяжеленных бурильных труб.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами (фиг.1,2), где приведен общий вид стабилизатора и разрез по поперечному сечению.

Стабилизатор состоит из корпуса 1, осевого промывочного канала 2, присоединительных резьб 3, лопастей 4, армированных вставками из износостойкого материала.

Устройство работает следующим образом. Собирается и спускается в скважину с уже возможно имеющимся зенитным и азимутальным искривлением компоновка низа бурильной колонны, имеющая в своем составе предлагаемый стабилизатор, установленный, в зависимости от целей управления искривлением скважины, либо над долотом, либо на некотором удалении от него. Ввиду малой жесткости стабилизатора относительно одной из осей своего поперечного сечения он свободно проходит через места резкого изменения зенитного и азимутального искривления скважины, не вызывая посадок и заклинок. Способ бурения преимущественно роторный. Поскольку первоначальный диаметр стабилизатора равен или всего на 0,6-1,0 мм меньше диаметра долота, а его длина в 10-30 раз больше диаметра долота, он надежно центрирует компоновку низа бурильной колонны в определенном специальным расчетом месте и создает нужную величину и направление действующей на долоте поперечной силы, обеспечивая возможность управления искривлением скважины при бурении.

Преимущества предлагаемой конструкции стабилизатора состоят в том, что его малая жесткость при изгибе относительно одной из главных центральных осей инерции создает условия безаварийного спуска и подъема бурильного инструмента в искривленной скважине, а неравножесткость стабилизатора обуславливает его вращение при бурении только вокруг оси скважины, т.е. самоцентрирование и соответственно центрирование низа бурильной колонны даже при возникновении зазора между стенками скважины и лопастями за счет естественного износа последних.

Формула изобретения

1. Стабилизатор нижней части бурильной колонны, включающий корпус с осевым промывочным каналом и присоединительными резьбами, с двумя лопастями, армированными вставками из износостойкого материала, отличающийся тем, что стабилизатор выполнен неравножестким при изгибе с поперечным сечением в форме кольца со срезанными с противоположных сторон сегментами, причем наружный диаметр кольца соответствует диаметру используемого долота.

2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что его жесткость при изгибе относительно одной из главных центральных осей инерции в 2,0-2,5 раза меньше относительно другой и в 1,2-1,5 раза меньше, чем жесткость применяемых с ним утяжеленных бурильных труб.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2