Телескопическая бурильная колонна

Авторы патента:

Матвеев Дмитрий Юрьевич (RU)

Криволапов Андрей Николаевич (RU)

Лазыкин Владимир Иосифович (RU)

E21B17/07 - телескопические соединения для изменения длины колонн буровых штанг; амортизаторы (компенсаторы волнения (моря) на буровых установках E21B 19/09; буровые ножницы (освобождающие ясы) E21B 31/107)

Владельцы патента RU 2573721:

Закрытое акционерное общество "Геомаш-центр" (RU)

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам для бурения скважин. Технический результат - упрощение изготовления конструкции при одновременном упрощении производства вспомогательных работ. Телескопическая бурильная колонна включает в себя выполненные с возможностью продольного смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по меньшей мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упора с внутренним выступом. Упор размещен в верхней части наружной штанги. Соединительный элемент для крепления с породоразрушающим элементом размещен на нижнем конце наружной штанги. Соединительный элемент для крепления телескопической штанги с подвижным вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги. 12 ил.

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам для бурения скважин.

Известна телескопическая бурильная колонна, включающая выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с вращателем станка и породоразрушающим инструментом [1, 2].

При таком конструктивном выполнении наружную и внутреннюю штанги фиксируют относительно друг друга штифтами. Это является неудобным в условиях бурения и требует больших временных затрат для совмещении отверстий при помещения в них штифтов.

Известна также телескопическая бурильная колонна, включающая выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по крайней мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упоров с внутренними выступами [3]

Однако известное устройство имеет следующее недостатки.

Упоры выполнены на внутренней поверхности наружной штанги, что усложняет ее изготовление.

Наружная штанга закреплена в подвижном вращателе бурового станка, что приводит к увеличению его габаритов и его утяжелению, что, в свою очередь, создает дополнительные нагрузки на сам станок и приводит к его утяжелению. Раздвигание шагни при применении указанной конструкции производят за счет дополнительной лебедки, что усложняет производство работ.

Результат, для достижения которого направлено данное техническое решение, заключается в упрощении изготовления конструкции при одновременном упрощения производства вспомогательных работ.

Указанный результат достигается за счет того, что в телескопической бурильной колонне, включающей выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по крайней мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упора с внутренним выступом. Упор размещен на верхнем торце, соединительный элемент для крепления с породоразрушающим инструментом - на нижнем торце наружной штанги, а соединительный элемент для крепления телескопической штанги с вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги.

Пример выполнения устройства поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен станок с подвижным вращателем и телескопической бурильной колонной, на фиг. 2 - телескопическая бурильная колонна, на фиг. 3 - место А, на фиг. 4 - разрез Д-Д, на фиг. 5 - уступ в аксонометрии, на фиг. 6 - внутренняя штанга, на фиг. 7 - накладка фигурного паза замкового соединения, на фиг. 8, 9 - разрезы Г-Г и Б-Б соответственно, на фиг. 10-12 - положение замкового соединения телескопической бурильной колонны соответственно при бурении, в открытом состоянии и подъеме инструмента.

Телескопическая бурильная колонна 1 включает в себя выполненные с возможностью продольного смещения относительно друг друга наружную 2 и внутреннюю 3 штанги с соединительными элементами 4, 5 для крепления соответственно с подвижным вращателем 6 станка 7 и породоразрушающим (шнековым) инструментом 8, замковое соединение 9 для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной 2 и внутренней 3 штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней 3 штанге, по меньшей мере двух, фигурных пазов 10 и скрепленного с наружной штангой 2 упора 11 с внутренним выступом 12. Фигурный паз на внутренней штанге может быть выполнен при помощи накладки 13.

Упор 11 размещен в верхней части наружной штанги 3 и скреплен с последней болтами. Соединительный элемент 5 размещен в нижней части наружной штанги. Соединительный элемент 4 для крепления телескопической штанги с подвижным вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги 3.

Замковое соединение телескопической бурильной колонны имеет три положения:

- Замковое соединение закрыто. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с нижней стенкой 14 фигурного паза 10. В этом случае возможно вращательное бурение с созданием осевого усилия через подвижный вращатель механизмом подачи буровой установки;

- Замковое соединение открыто. Внутренний выступ 11 упора 12 находится вне фигурного паза 10. Возможно раздвижение и складывание телескопической бурильной колонны и вращательное бурение под собственным весом телескопической бурильной колонны и шнекового инструмента;

- Замковое соединение закрыто. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с верхней стенкой 15 фигурного паза 10. Возможен подъем инструмента.

Бурение производят следующим образом.

Производят горизонтирование станка посредством, например, домкратов 16. Устанавливают мачту 17 в вертикальное положение. Производят бурение скважины на глубину, равную длине шнекового инструмента с транспортированием выбуренной породы.

При этом замковое соединение находится в закрытом положении. Внутренний выступ 11 упора 12 взаимодействует с нижней стенкой 14 фигурного паза 10. При этом осевое усилие и крутящий момент передается на наружную штангу и шнековому инструменту. Длину шнекового инструмента применяют меньшей длины проектной глубины скважины. Это позволяет уменьшить длину мачты станка.

После окончания бурения на глубину, равную длине шнекового инструмента, открывают замковое соединение, выдвигают посредством подвижного вращателя внутреннюю штангу вверх на величину, равную не менее разнице между проектной глубиной скважины и шнекового инструмента, и закрывают замковое соединение, используя соответствующий фигурный паз на внутренней штанге. Производят бурение скважины до проектной глубины.

Далее открывают замковое соединение и вдвигают внутреннюю штангу в наружную колонну и закрывают замковое соединение. Затем производят подъем шнекового инструмента вместе с выбуренной породой и выгрузку выбуренной породы.

Таким образом, данные техническое решение позволит:

- Упростить изготовление телескопической колонны, так как при таком конструктивном решении не требуется выполнять выступы на внутренней поверхности трубы;

- Облегчить раздвижение и складывание телескопической бурильной колонны без применения дополнительной лебедки, что сократит трудоемкость выполнения вспомогательных операций.

Источники информации

1. Патент US 3517760, НКИ 175/321, 1970.

2. Свидетельство на полезную модель РФ №30155, МКИ E21B 17/07, 2002.

3. Патент РФ №2260666, МКИ E21B 17/07, 2005.

Телескопическая бурильная колонна, включающая выполненные с возможностью смещения относительно друг друга наружную и внутреннюю штанги с соединительными элементами для крепления соответственно с подвижным вращателем станка и породоразрушающим инструментом, замковое соединение для передачи крутящего момента и осевого усилия между наружной и внутренней штангами, выполненное в виде расположенных на внутренней штанге, по крайней мере двух, фигурных пазов и скрепленного с наружной штангой упора с внутренним выступом, отличающаяся тем, что упор размещен на верхнем конце наружной штанги, соединительный элемент для крепления с породоразрушающим инструментом - на ее нижнем конце, а соединительный элемент для крепления телескопической штанги с вращателем станка выполнен в верхней части внутренней штанги.

Изобретение относится к скважинному оборудованию и предназначено для использования при добыче пластового флюида или закачке рабочего агента в скважину, а также при одновременно-раздельной или поочередной эксплуатации нескольких продуктивных пластов и пропластков скважин многопластовых месторождений.

Компенсатор осевой // 2558833

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в составе технологического и эксплуатационного оборудования для компенсации растяжения (снятия напряжений) в колонне НКТ.

Устройство для разъединения буровой колонны, буровая система, содержащая устройство для разъединения, и применение такой системы // 2551178

Изобретение относится буровому инструменту. Техническим результатом является снижение нагрузок, испытываемых режущим инструментом при сопротивлении в продольном направлении.

Инструмент снижения ударной нагрузки для комплекта скважинной электронной аппаратуры // 2544208

Инструмент содержит анкерную хвостовую часть, направляющую гильзу, направленный переходник и кривой переводник. Анкерная хвостовая часть вращательно закреплена, по меньшей мере, на одном трубчатом элементе.

Динамический виброгаситель крутильных колебаний (варианты) // 2536302

Группа изобретений относится к динамическим гасителям крутильных колебаний и может быть использована в бурении нефтяных и газовых скважин. Динамический виброгаситель крутильных колебаний содержит корпус с расположенным внутри него маховиком, в теле которого закреплены грузы, маховик выполнен в виде системы двухзвенника.

Виброгаситель-калибратор // 2533793

Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин, а именно к устройствам для гашения колебаний низа бурильной колонны и калибрования ствола скважины. Техническим результатом является повышение эффективности гашения продольных колебаний, действующих на компоновку низа бурильной колонны (КНБК), и калибрования ствола скважины.

Центратор бурильного инструмента // 2526088

Изобретение относится к бурению скважин, в частности к опорно-центрирующим элементам бурильной колонны. Техническим результатом является увеличение эффективности работы предлагаемого центратора за счет расширения спектра амплитудно-частотных характеристик демпфируемых колебаний.

Соединительный узел водоотделяющей колонны // 2516352

Изобретение относится к соединительному узлу для использования в водоотделяющей колонне (морском райзере) (1). Соединительный узел содержит внутренний и наружный трубные сегменты (21, 22), установленные с возможностью взаимного перемещения в осевом направлении.

Амортизатор для бурильной колонны // 2467150

Изобретение относится к устройствам приводов вращения, размещаемых в скважине, в частности к гидромеханическим амортизаторам для бурильной колонны, предназначенным для уменьшения ударной нагрузки на долото и снижения вибраций, возникающих в бурильной колонне для бурения наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Способы и устройства для подавления вибраций буровой колонны // 2401933

Регулирующее устройство внутренней колонны гравийного фильтра // 2590636

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинной компоновке. Компоновка имеет корпус с корпусным каналом, выпускные окна для суспензии и фильтры для текучего шлама. Внутренняя колонна развертывается в корпусе для выполнения установки гравийного фильтра от носка до пятки. Телескопическое регулирующее устройство (30) обеспечивает внутренней колонне подгонку длины надлежащим образом при развертывании до носка компоновки. Регулирующее устройство (30) содержит первый элемент (60), соединенный с одной частью внутренней колонны; второй элемент (40), телескопически соединенный с первым элементом и соединенный с другой частью внутренней колонны; по меньшей мере одно храповое устройство (65), расположенное на первом элементе (колонка 4, строки 22-28); и по меньшей мере один ловитель (50), расположенный на втором элементе и перемещающийся относительно по меньшей мере одного храпового устройства. Уплотнительные поверхности устройства определения местоположения в корпусе отделяют изолируемое пространство и уплотняются на уплотнениях на внутренней колонне, установленной с возможностью перемещения в корпусе. Текучая среда, перекачиваемая в колонне, дает рост давления, когда окно колонны сообщается с изолируемым пространством. Рост давления указывает, что инструмент установлен на первом местоположении в компоновке и другие положения для установки инструмента можно затем вычислить с привязкой к нему. Технический результат заключается в повышении эффективности заканчивания скважины. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 9 ил.

Устройство ограничения крутящего момента для бурильной колонны в скважине // 2614828

Группа изобретений относится к устройству и способу защиты внутрискважинного инструмента, присоединенного к бурильной колонне, расположенной в скважине, где имеются неблагоприятные условия, затрудняющие вращательное движение бурового снаряда в скважине. Технический результат – защита внутрискважинного инструмента от повреждения и обрыва. Устройство ограничения крутящего момента содержит вращательный входной элемент, имеющий внутреннюю полость, причем внутренняя полость имеет поверхность, содержащую множество упорных гнезд, вращательный выходной элемент, расположенный во внутренней полости вращательного входного элемента, множество радиальных храповых элементов, расположенных радиально между вращательным входным элементом и вращательным выходным элементом, множество подшипников, расположенных радиально между множеством радиальных храповых элементов и вращательным выходным элементом, и удерживающий узел. Вращательный выходной элемент содержит множество радиальных выступов и радиальных углублений. Каждый радиальный храповой элемент имеет радиально внутреннюю поверхность и радиально наружную поверхность, содержащую по меньшей мере один радиально выступающий упор. Удерживающий узел содержит податливый элемент, обладающий достаточной силой податливости для поддержания контакта между множеством храповых элементов, множеством подшипников и вторым вращательным элементом. При этом каждый подшипник, по меньшей мере, частично расположен между одним из радиальных храповых элементов и вращательным выходным элементом, а каждый упор, по меньшей мере, частично расположен в соответствующем упорном гнезде. Вторым объектом является способ ограничения крутящего момента во вращательном устройстве, включающий в себя устройство ограничения крутящего момента. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил.

Слабое звено для водоотделяющей системы // 2624469

Изобретение относится к области нефтедобычи. Технический результат - обеспечение стабильной работы при изменяющихся условиях. Слабое звено для водоотделяющей системы содержит первый элемент и второй элемент, которые имеют проходное отверстие, сообщающееся с проходным отверстием водоотделяющей колонны, и соединительное средство для разъемного соединения указанного первого элемента и указанного второго элемента. Указанное соединительное средство выполнено с возможностью разрыва при заданном усилии натяжения. Слабое звено имеет механизм выравнивания давления, предназначенный для обеспечения равновесия осевых усилий, действующих на указанное соединительное средство и обусловленных влиянием концевой пробки указанной водоотделяющей системы. При этом указанная система выравнивания давления содержит первый поршень выравнивания давления, предназначенный для передачи нагрузки от давления к указанной муфте, и второй поршень выравнивания давления, предназначенный для передачи нагрузки от давления к указанному ниппелю. Причем, когда ниппель и муфта полностью соединены друг с другом, указанные первый и второй поршни выравнивания давления расположены друг от друга на расстоянии, превышающем диаметр проходных отверстий первого и второго элементов. 21 з.п. ф-лы, 28 ил.

Амортизационное устройство для колонны бурильных труб // 2625057

Группа изобретений относится к устройству и способам для поглощения осевых и скручивающих ударных нагрузок в колонне бурильных труб. Технический результат – предотвращение простоя поломок оборудования. Амортизационное устройство, по первому варианту, для бурильной колонны выполнено с возможностью установки в стволе скважины, содержит наружный трубчатый корпус, имеющий принимающие многозаходные спиральные шлицевые пазы, расположенные на внутренней поверхности корпуса, содержащего верхнее соединительное устройство для соединения с бурильной колонной и нижнее соединительное устройство для соединения с корпусом пружины, и внутреннюю трубчатую оправку, имеющую часть наружной круговой поверхности с принимаемыми многозаходными спиральными шлицами, выполненными с возможностью сопряжения с принимающими многозаходными спиральными пазами наружного трубчатого корпуса, и по меньшей мере нижнюю часть наружной круговой поверхности оправки, не содержащей шлицев. Причем указанная внутренняя трубчатая оправка выполнена с возможностью телескопического и вращательного приема в наружном трубчатом корпусе с помощью принимаемых шлицев, входящих в принимающие спиральные пазы наружного трубчатого корпуса, а указанная нижняя часть внутренней трубчатой оправки без шлицев выполнена с возможностью приема в корпусе пружины, соединенном с наружным трубчатым корпусом. При этом указанная внутренняя трубчатая оправка имеет осевой канал текучей среды для прохода буровой текучей среды, подаваемой по бурильной колонне через оправку. Причем корпус пружины содержит по меньшей мере одну дисковую пружину, расположенную вокруг нижней части наружной поверхности оправки, не содержащей шлицев, и в кольцевом пространстве между оправкой и внутренней поверхностью корпуса пружины, причем указанная дисковая пружина имеет заранее заданную силу смещения, которая смещает по меньшей мере часть оправки наружу через осевое отверстие в верхнем конце наружного трубчатого корпуса. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ снижения крутильной вибрации в скважине и соответствующее устройство // 2625682

Группа изобретений относится к области нефтедобычи. Технический результат – стабилизация бурильной колонны и сведение скважинной крутильной вибрации в бурильных колоннах к минимуму. Скважинный прибор для гашения вращательной вибрации бурильной колонны содержит стабилизирующие элементы, выступающие радиально наружу от корпуса, который при эксплуатации встроен с возможностью вращения в бурильную колонну, для стабилизации бурильной колонны посредством взаимодействия со стенкой ствола скважины. Стабилизирующие элементы установлены на корпусе с возможностью смещения для обеспечения возможности их ограниченного углового движения относительно корпуса вокруг его вращательной оси. Скважинный прибор содержит механизм гидравлического гашения, выполненный с возможностью гашения относительного углового смещения стабилизирующих элементов относительно корпуса, таким образом обеспечивая гашение крутильной вибрации корпуса и соединенной бурильной колонны при эксплуатации. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 13 ил.

Демпфер колебаний // 2626096

Группа изобретений относится к области бурения, а именно к способу демпфирования колебаний в бурильной колонне и инструменту для его осуществления. Технический результат – повышение срока службы бурильной колонны, защита ствола скважины от разрушений, защита оборудования от поломки и повышение скорости проходки. Инструмент для демпфирования колебаний для нижней части бурильной колонны содержит трубчатый корпус, выполненный с возможностью соединения каждого его конца с компонентами бурильной колонны, по меньшей мере один поршневой узел, приводимый в движение текучей средой. Причем указанный трубчатый корпус содержит наружную поверхность на наружной стенке, продольный канал и поперечный канал, проходящий в радиальном направлении в сторону от продольного канала в трубчатом корпусе. Указанный поршневой узел содержит поршень, расположенный в поперечном канале, проходящем в радиальном направлении в сторону от продольного канала в трубчатом корпусе. Указанный поршень содержит корпус поршня с продольной осью, дальний конец и дальнюю часть, причем указанная дальняя часть расположена в отверстии в наружной стенке трубчатого корпуса, и ближний конец и ближнюю часть, причем указанная ближняя часть связана по текучей среде с продольным каналом трубчатого корпуса, и периферийное кольцо, расположенное перпендикулярно к продольной оси и вокруг корпуса поршня между дальним и ближним концами. Причем указанное кольцо имеет максимальный наружный диаметр, который больше, чем максимальный наружный диаметр дальней части поршня и максимальный наружный диаметр ближней части, при этом максимальный наружный диаметр ближней части больше, чем максимальный диаметр дальней части, и указанное кольцо имеет первую боковую сторону, перпендикулярную продольной оси, и вторую боковую сторону, перпендикулярную продольной оси. При этом поршневой узел содержит головку поршня, установленную с возможностью ее удаления в дальний конец поперечного, и камеру пружины и по меньшей мере одну пружину. Причем указанная головка поршня содержит отверстие, содержащее первую часть отверстия, расположенную дистально в сторону от продольного канала, причем указанная первая часть отверстия головки поршня имеет диаметр, выполненный с размером, позволяющим принимать дальнюю концевую часть поршня и позволяющим проходить по меньшей мере части дальней части поршня через него, и вторую часть отверстия головки поршня, расположенную проксимально в направлении продольного канала, причем указанная вторая часть отверстия головки поршня имеет диаметр, выполненный с размером, позволяющим принимать ближнюю часть поршня. Камера пружины определяется второй частью отверстия головки поршня и по меньшей мере частью дальней части поршня и первой боковой стороной периферийного кольца. Пружина расположена в камере пружины, причем первый конец пружины соприкасается с первой боковой стороной периферийного кольца, а второй конец пружины соприкасается по меньшей мере с частью камеры пружины. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 18 ил.

Быстрое присоединение для труб ствола скважины // 2629278

Группа изобретений относится к нефтегазовой отрасли. Технический результат – обеспечение сопротивления осевой и скручивающей нагрузкам. Соединительный узел содержит верхний переходник, содержащий корпус верхнего переходника, нижний переходник, содержащий корпус нижнего переходника. Корпус верхнего переходника содержит защелкивающуюся втулку и винтовую втулку, расположенную на расстоянии от защелкивающейся втулки в осевом направлении. При этом винтовая втулка содержит множество отходящих в осевом направлении элементов кручения и соответствующий выступ кручения, образованный в каждом отходящем в осевом направлении элементе кручения. Корпус нижнего переходника выполнен с возможностью приема корпуса верхнего переходника и обеспечивающий несколько резьб сопряжения посредством защелки, образованных на внутренней поверхности корпуса нижнего переходника и профиле винтовой втулки. При этом резьбы сопряжения посредством защелки выполнены с возможностью сопрягаемого взаимодействия с защелкивающейся втулкой и профилем винтовой втулки, содержащим один или большее количество продольных пазов, образованных в корпусе нижнего переходника и выполненных с возможностью приема выступов кручения в себя. При размещении верхнего переходника в нижнем переходнике между верхним и нижним переходниками могут быть приложены нагрузки сжатия и растяжения. Причем при размещении выступов кручения в продольных пазах крутящий момент может быть приложен между верхним и нижним переходниками по меньшей мере в одном угловом направлении. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

Встроенный механизм ослабления крутильных колебаний для бурового снаряда нефтяного месторождения // 2642734

Группа изобретений относится к оборудованию нефтяных месторождений. Технический результат – обеспечение крутильных колебаний без необходимости повышения скорости долота или уменьшения весовой нагрузки на долото. Скважинный инструмент для ослабления крутильных колебаний содержит узел муфты свободного хода, выполненный с возможностью соединения бурильной колонны с буровым долотом и входа в контакт для передачи крутящего усилия от указанной бурильной колонны к указанному буровому долоту в первом направлении вращения бурильной колонны и отсоединения для предотвращения передачи крутящего усилия от указанной бурильной колонны к указанному буровому долоту во втором направлении вращения бурильной колонны, противоположном указанному первому направлению. Указанный узел муфты свободного хода содержит корпус муфты, имеющий в целом трубчатую форму и определяющий собой внутреннюю стенку с выполненным в ней шлицем скошенной формы, оправку муфты, на одной оси расположенную внутри указанного корпуса муфты и определяющую собой наружную стенку с выполненной в ней канавкой, клиновидный элемент, вставленный в указанную канавку и принудительно перемещаемый в радиальном направлении наружу до соприкосновения с указанной внутренней стенкой указанного корпуса муфты. При этом клиновидный элемент выполнен с возможностью входа в контакт с указанным шлицем для предотвращения неограниченного вращения указанного корпуса муфты по отношению к указанной оправке муфты в первом направлении и отсоединения от указанного шлица для обеспечения неограниченного вращения указанного корпуса муфты по отношению к указанной оправке муфты во втором направлении, противоположном первому направлению. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.