Буровой комплекс для прокладки коммуникаций

 

Изобретение относится к технологии бурения под естественными или искусственными преградами. Буровой комплекс содержит установку для бурения, наземную приемную аппаратуру, породоразрушающий инструмент, скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку, функции которой выполняет породоразрушающий инструмент. Отклоняющая компоновка состоит из корпуса и плоской пластины, установленной под углом к его оси и имеющей ширину, равную или большую диаметра колонны бурильных труб. Породоразрушающий инструмент выполнен из немагнитного материала. Забойная часть скважинного прибора содержит электрический разделитель, а наземная приемная аппаратура содержит приемное устройство, подключенное к антенне и ПЭВМ. В корпусе инструмента выполнены отверстия для подвода размывающей породу жидкости. Изобретение обеспечивает управление отклонением скважины при наличии естественных или искусственных преград. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технологии бурения под естественными и искусственными преградами.

Известен буровой комплекс для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, содержащий кривой переводник для управления отклонением породоразрушающего инструмента по книге X. Рабиа "Технология бурения нефтяных скважин", М.: Недра, 1989, с. 223. Недостатком этого комплекса является то, что он не приспособлен для бурения скважин под естественными преградами при прокладке коммуникаций.

Известен буровой комплекс по книге Калинин Г. А. и др. "Бурение наклонных скважин", М.: Недра, 1990, с. 114, рис. 4.14.

Известен буровой комплекс для бурения наклонно-направленных скважин по пат. США 4943638, (прототип).

Это устройство содержит установку для бурения, наземную приемную аппаратуру контроля, породоразрушающий инструмент, скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку.

Недостатком этой системы является то, что она не приспособлена для бурения скважины под небольшими углами к горизонту с плавным набором кривизны и выходом скважины на дневную поверхность. Необходимость бурения таких скважин вызвана прокладкой коммуникаций под естественными или искусственными преградами, такими как природоохранительные зоны, водоемы, инженерно-технические сооружения в том числе автомагистрали. Необходимость бурения предложенным способом вызвана как экономическими, так и экологическими требованиями к сохранению окружающей среды.

Задачей создания изобретения является обеспечение управления отклонением скважины в процессе бурения при наличии естественных или искусственных преград.

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что в буровом комплексе для прокладки коммуникаций, содержащем буровую установку направленного бурения, наземную приемную аппаратуру, колонну бурильных труб, породоразрушающий инструмент, забойную часть комплекса, включающую скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку, функции которой выполняет породоразрушающий инструмент. Породоразрушающий инструмент имеет отверстия для подвода размывающей породу жидкости и состоит из корпуса и плоской пластины, установленной под углом к его оси, при этом породоразрушающий инструмент выполнен из немагнитного материала, забойная часть скважинного прибора содержит электрический разделитель, а наземная приемная аппаратура содержит приемное устройство, подключенное к антенне и ПЭВМ. Отверстия для подвода размывающей породу жидкости выполнены в корпусе.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан буровой комплекс для прокладки коммуникаций, на фиг. 2 - бурение горизонтальной скважины, на фиг. 3 - вид А, на фиг. 4 - забойная часть комплекса.

Буровой комплекс для прокладки коммуникаций (фиг. 1 и фиг. 2) содержит колонну бурильных труб 1, забойную часть скважинного комплекса 2, породоразрушающий инструмент 3, буровую установку направленного бурения 4, антенну 5, приемное устройство 6, ПЭВМ 7, принтер 8.

Траектория бурения 9 проходит под естественной или искусственной преградой 10 и имеет выход 11 с другой стороны преграды 10.

Породоразрушающий инструмент 3 выполняет функции отклонителя и состоит (фиг. 4) из корпуса 12 и плоской пластины 13. Ширина плоской пластины 13 равна или больше диаметра бурильных труб 1. Рабочая поверхность 14 плоской пластины 13 может быть защищена от абразивного износа твердосплавным материалом 15 в форме накладных пластин, наплавки, наварки и т.д. (фиг. 3). На рабочих поверхностях 14 плоской пластины 13 могут быть выполнены зубья. Корпус 12 выполнен пустотелым и имеет сквозные отверстия 16 для прохождения размывающей породу жидкости. Корпус 12 и плоская пластина выполнены из немагнитного материала, например высоколегированной стали 12Х18Н10Т, и их соединение осуществлено сваркой нержавеющими электродами.

Забойная часть скважинного комплекса 2 содержит скважинный прибор 17 и передатчик 18. К скважинному прибору 17 пристыкован источник питания 19. Скважинный прибор 17 размещен в корпусе 20, разделенном на две части электрическим разделителем 21. Внутри скважинного прибора 17 находятся датчики (на фиг. 1-4 не показаны). Передатчик 18 соединен с двумя электрически разобщенными частями корпуса 20, образующими электрический диполь антенны передающего устройства. Забойная часть бурового комплекса 2 соединяется с колонной бурильных труб 1 с помощью резьбы 22.

Возможны несколько вариантов использования системы бурения в зависимости от цели ее применения и характера естественной преграды.

Траектория бурения может состоять из трех участков: нисходящего, горизонтального и восходящего (на фиг. 1-4 такой вариант не представлен), или из двух участков: нисходящего и восходящего (фиг.1). При этом радиус траектории 12 выбирается из условия прочности колонны бурильных труб и корпуса скважинного прибора. Возможен также вариант горизонтального бурения (фиг. 2) из естественного и специально отрытого углубления 23 с выходом в такое же углубление. На фиг. 2 наземная приемная аппаратура не показана.

Буровая установка направленного бурения 4 создает вращающий момент и осевое усилие для перемещения колонны бурильных труб вглубь. Перед началом работ буровую установку направленного бурения устанавливают под углом α к горизонту.

Прямолинейный участок скважины формируется при вращении породоразрушающего инструмента, выполняющего функцию отклонителя с одновременной осевой нагрузкой, которую создает на колонну бурильных труб установка направленного бурения 4. Для управления траекторией скважины вращение прекращают, при этом осевое усилие воздействует на плоскую пластину 14, и вследствие того, что она установлена под углом β к оси компоновки, траектория бурения меняется и контролируется по показанию наземной аппаратуры. После набора необходимой кривизны возобновляют вращение плоской пластины 13, которая при этом работает по принципу долота и перемещается по прямой. Информация о местонахождении породоразрушающего инструмента 3 передается на приемное устройство 6 и далее на ПЭВМ 7 и при необходимости на принтер 8. Для размывания породы жидкость через отверстия 16 подается на рабочие кромки плоской пластины 13.

Применение изобретения позволило 1. Осуществлять бурение под естественными преградами для прокладки коммуникаций под ними.

2. Управлять траекторией процесса бурения.

3. Эффективно разрушать и продавливать грунт и мягкие породы.

4. Обеспечить экологичность процесса бурения.

Формула изобретения

1. Буровой комплекс для прокладки коммуникаций, содержащий буровую установку направленного бурения, наземную приемную аппаратуру, колонну бурильных труб, породоразрушающий инструмент, забойную часть комплекса, включающую скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку, функции которой выполняет породоразрушающий инструмент, при этом породоразрушающий инструмент имеет отверстия для подвода размывающей жидкости и состоит из корпуса и плоской пластины, установленной под углом к его оси, причем плоская пластина имеет ширину, равную или большую диаметра колонны бурильных труб, отличающийся тем, что породоразрушающий инструмент выполнен из немагнитного материала, забойная часть скважинного прибора содержит электрический разделитель, а наземная приемная аппаратура содержит приемное устройство, подключенное к антенне и ПЭВМ.

2. Буровой комплекс для прокладки коммуникаций по п.1, отличающийся тем, что отверстия подвода размывающей жидкости выполнены в корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4