Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах

Авторы патента:

E21B10/60 - отличающиеся конструкцией каналов или насадок для буровых растворов (для шарошечных долот E21B 10/18; для долот ударного бурения E21B 10/38)

Владельцы патента RU 2578216:

Панин Николай Митрофанович (RU)

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, используемому при бурении скважин в пластах с повышенным содержанием газа, где процесс бурения часто сопровождается микровыбросами. Технический результат заключается в повышении надежности работы снаряда и повышении безопасности проведения буровых работ для обслуживающего персонала. Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах содержит коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов. Выступы на наружной поверхности клапана выполнены в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком со стороны большего основания конуса, обращенного в сторону коронки, при этом разница между большим и меньшим основаниями конуса s определяется по выражению s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины, d - диаметр коронки. 2 ил.

Известна коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащая корпус и запорный орган, установленный в полости корпуса с возможностью осевого перемещения (см. авт. св. СССР №316846, кл. Е21В 10/36, 1971 г.).

К недостаткам данной коронки следует отнести малую эффективность из-за возможности попадания шлама в зону размещения пружины и заклинивания стопорной шпильки угольной пылью. Оба этих фактора ведут к тому, что запорный орган не сработает и шлам с забоя скважины через открытую полость между седлом и запорным органом попадет в полость буровых штанг и может привести к травмированию обслуживающего персонала.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащий коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов (см. авт. св. СССР №364735, кл. Е21В 10/42, 1973 г.).

К недостаткам данного снаряда следует отнести малую надежность в работе, особенно при бурении по перемежающимся породам. Это связано с изменением диаметра скважины из-за изменения физико-механических свойств разбуриваемых пород и точечным контактом выступов клапана со стопорами. Это приводит, даже при небольшой вибрации снаряда, к смещению стопора относительно выступов и нарушению надежности фиксации снаряда со стенками скважины со всеми вытекающими последствиями, вплоть до травмирования бурового персонала.

В связи с изложенным техническим результатом изобретения является повышение надежности работы снаряда и повышение безопасности проводимых работ для обслуживающего персонала.

Указанный технический результат достигается тем, что в снаряде для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащем коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов, согласно изобретению выступы на наружной поверхности клапана выполнены в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком со стороны большего основания конуса, обращенного в сторону коронки, при этом разница s между большим и меньшим основаниями конуса определяется по формуле:

s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины; d - диаметр коронки.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид коронки в продольном разрезе в транспортном положении; на фиг. 2 - фрагмент снаряда со стопором в увеличенном масштабе.

Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах содержит коронку 1 для сплошного бурения с породоразрушающими элементами 11 и промывочными каналами 2, корпус 3 со стопорами 4, размещенный в полости корпуса 3 полый стержневой клапан 5 с радиальными каналами 6 и выступами 7 на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами 4 посредством радиально подпружиненных пружинами сжатия 8 штифтов 9. Для повышения эффективности работы стопорного узла снаряда штифты 9 снабжены сферическими опорами 10, контактирующими с конической частью выступов 7 клапана 5 и обеспечивающими прижатие стопоров 4 к стенкам скважины. При этом радиальные каналы 6 выполнены в нижней части клапана 5 и совпадают в рабочем положении с промывочными каналами 2 коронки 1. Для повышения надежности работы промывочной системы снаряда коронка 1 может быть выполнена с расточкой (не показано), совмещаемой в крайнем нижнем (рабочем) положении клапана 5 с промывочными каналами 2 коронки 1. Выступы 7 на наружной поверхности клапана 5 выполнены в виде усеченного конуса 12, большее основание которого обращено в сторону коронки 1, и цилиндрического участка 13 со стороны большего основания конуса, при этом разница между большим и меньшим основаниями конуса s определяется по формуле: s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины, который при бурении по перемежающимся породам меняется в широких пределах в зависимости от физико-механических свойств разбуриваемых пород; d - диаметр коронки.

В процессе бурения промывочная жидкость через колонну буровых штанг подается в полость коронки 1 и оттуда через радиальные каналы 6 в кольцевую расточку и далее через промывочные каналы 2 на забой скважины. При встрече пластов с высоким содержанием газа могут произойти микровыбросы, опасные для обслуживающего бурового персонала. В таких случаях под действием давления пластового газа, значительно превышающего давление промывочной жидкости и поступающего с забоя скважины в полость коронки 1 через промывочные каналы 2 буровой коронки 1, клапан 5 поднимается вверх и, воздействуя на стопоры 4 через выступы 7, заклинивает корпус 3 в скважине. При этом благодаря выполнению выступа в виде усеченного конуса 12 с цилиндрическим участком 13 обеспечивается надежная фиксация снаряда в скважине и исключаются случаи срыва стопоров 4 со стенок скважины, а следовательно, и случаи травмирования бурового персонала.

Таким образом, применение предложенного снаряда повышает надежность его работы при бурении по взрывоопасным пластам и безопасность проводимых долот.

Снаряд для бурения скважин в высокогазоносных пластах, содержащий коронку для сплошного бурения с промывочными каналами, корпус со стопорами, размещенный в полости корпуса стержневой клапан с радиальными каналами и выступами на наружной поверхности, взаимодействующими со стопорами посредством радиально подпружиненных штифтов, отличающийся тем, что выступы на наружной поверхности клапана выполнены в виде усеченного конуса с цилиндрическим участком со стороны большего основания конуса, обращенного в сторону коронки, при этом разница между большим и меньшим основаниями конуса s определяется по формуле s=(D-d)/2, где D - диаметр скважины, d - диаметр коронки.

Промывочный узел бурового долота // 2576265

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота.

Долото для вращательного бурения // 2573878

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, а именно к долотам для вращательного бурения. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота.

Промывочный узел бурового долота // 2570579

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента. Технический результат заключается в повышении эффективности работы бурового долота.

Коронка для бурения скважин в высокогазоносных пластах // 2568196

Промывочный узел бурового долота // 2568194

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента. Технический результат заключается в упрощении монтажа и демонтажа промывочного устройства и повышении эффективности его работы.

Буровое долото // 2567260

Изобретение относится к области горных работ, а именно к породоразрушающим инструментам, предназначенным для бурения скважин. Технический результат заключается в усилении ресурсов работы бурового долота и в росте механической скорости бурения скважин.

Промывочный узел бурового долота // 2566839

Буровое долото для твердой породы, бурильная компоновка и способ ударного бурения твердой породы // 2557028

Группа изобретений относится к буровому долоту для ударного бурения твердой породы, к бурильной компоновке с указанным долотом, к использованию указанного долота и к способу ударного бурения горной породы с помощью указанного долота.

Коронка для вращательного способа бурения взрывных шпуров малого диаметра // 2552278

Изобретение относится к коронкам, предназначенным для бурения взрывных шпуров при щадящих буровзрывных работах по отбойке горной массы в крепких горных породах. Технический результат заключается в повышении эффективности и ресурса коронки, увеличении скорости бурения шпуров малого диаметра, обеспечении получения мелкого шлама и эффективного выноса его из шпуров с меньшими энергетическими затратами.

Буровая коронка // 2579821

Изобретение относится к буровым коронкам, предназначенным для бурения, преимущественно, по твердым породам. Технический результат заключается в повышении производительности буровой коронки. Буровая коронка содержит корпус с напорными каналами и полыми твердосплавными вставками, рабочие торцы которых имеют тороидальную форму, а полости их сообщены с полостью корпуса. В корпусе выполнены эжекционные каналы, сообщающие полость корпуса с полостью твердосплавных вставок, при этом часть корпуса ниже эжекционных каналов выполнена в форме цилиндра, на которой установлен узел герметизации. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Промывочный узел бурового долота // 2585315

Изобретение относится к промывочным узлам породоразрушающего инструмента гидромониторного типа. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом и установленную в гнезде насадку с уплотнительным элементом, закрепленную посредством фиксатора. Фиксатор выполнен в виде нескольких ступенчатых стержней с цанговой рабочей головкой, ступень большего диаметра которых расположена со стороны выходного торца насадки, при этом насадка выполнена со сквозными осевыми каналами ответной формы, соосно которым в корпусе со стороны дна гнезда выполнена кольцевая расточка для размещения цанговых головок стержней. При этом в кольцевых расточках под большими основаниями цанговых втулок установлены полые тороидальные упругие элементы для удержания фиксаторов в крайнем верхнем положении, выполненные с радиальным каналом, оснащенным подпружиненным обратным клапаном и сообщенным с полостью напорного канала. 2 ил.

Гидравлическая бурильная головка со скользящим калибровочным кольцом // 2586347

Изобретение относится к гидравлическим бурильным головкам. Технический результат заключается в бурении стволов скважин большой длины. Гидравлическая бурильная головка для бурения ствола скважины в горной породе содержит вращающуюся форсунку в сборе, содержащую некоторое количество сопел, расположенных таким образом, чтобы создавать струи жидкости при подаче в них жидкости под давлением. Указанные струи жидкости содержат одну или несколько направляющих струй, направленных в общем направлении движения гидравлической бурильной головки, и одну или несколько расширяющих струй, направленных по существу радиально и предназначенных для расширения исходного ствола скважины, созданного направляющими струями. Гидравлическая бурильная головка содержит также калибровочное кольцо, которое расположено за указанной вращающейся форсункой и размер которого соответствует желаемому диаметру ствола скважины. Указанное калибровочное кольцо может скользить вдоль оси относительно указанной вращающейся форсунки между задним положением, в котором открыты все расширяющие струи, и передним положением, в котором по меньшей мере часть расширяющих струй перекрывается калибровочным кольцом. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство сопла гидравлической бурильной головки // 2586832

Изобретение относится к бурильным гидравлическим режущим головкам. Технический результат заключается в увеличении скорости бурения. Гидравлическая режущая головка содержит несколько сопел во вращающейся форсунке в сборе для резания буровой скважины в горной породе, при этом в указанные сопла подают буровой раствор под высоким давлением, формируя струи, предназначенные для разрезания прилегающей горной породы. Указанные сопла содержат одно или несколько направленных в основном в осевом направлении направляющих сопел и одно или несколько направленных в основном радиально расширительных сопел. По меньшей мере направляющие сопла содержат не сужающуюся выпускную секцию, так что струя, выпускаемая из нее, имеет, по существу, постоянное поперечное сечение в зоне, непосредственно прилегающей к выпускной секции. Передняя часть вращающейся форсунки в сборе содержит направляющие сопла, выполненные со значительно меньшим диаметром, чем следующая часть вращающейся форсунки в сборе, содержащей направляющие сопла. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости // 2601709

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому для бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат заключается в возможности использования алмазных долот при бурении зон поглощения промывочной жидкости. Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости содержит цилиндрический корпус с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, лопасти с алмазными резцами для разрушения породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов. В качестве резцов для разрушения породы использованы термостойкие алмазные резцы двойного прессования с минимальным количеством кобальта в верхнем слое, которые установлены на лопастях с отрицательным передним углом в пределах 15-20°, а каналы для подачи промывочной жидкости и твердосплавные насадки имеют проходной диаметр не менее 16 мм. 3 ил.

Буровое долото // 2603308

Изобретение относится к буровой технике, а именно к вооружению буровых долот. Технический результат заключается в повышении эффективности работы долота. Буровое долото включает корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой. Рабочая головка каждой вставки во фронтальной плоскости выполнена в форме усеченного конуса с центральной выемкой. Усеченный конус образован торообразными кольцами, расположенными под углом к оси хвостовика и образующими между собой канавки для отвода шлама, при этом угол наклона торообразных колец совпадает с направлением вращения корпуса бурового долота. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Буровое долото // 2606890

Изобретение относится к буровой технике, а именно к вооружению буровых долот. Технический результат заключается в повышении эффективности работы бурового долота. Буровое долото включает корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой. Рабочая головка во фронтальной плоскости выполнена в форме усеченного конуса, образованного торообразными кольцами, больший радиус которых увеличивается в направлении от вершины к хвостовику, а меньший радиус их постоянен для всех торообразных колец. Рабочая головка вставки выполнена с выемкой, расположенной по оси хвостовика. Высота выемки имеет размер не менее высоты рабочей головки. Боковая поверхность торообразных колец выполнена с несколькими продольными канавками, расположенными симметрично относительно оси хвостовика. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Промывочный узел бурового долота (варианты) // 2611779

Группа изобретений относится к промывочным узлам бурового долота. Технический результат заключается в повышении эффективности работы промывочного узла. Промывочный узел бурового долота содержит корпус с каналом и гнездом, выполненным с кольцевой расточкой, установленные в гнезде насадку с уплотнительным элементом и размещенное в кольцевой расточке гнезда стопорное разрезное кольцо, и фиксирующий узел. Фиксирующий узел состоит из пластины, щеколды и защитного кожуха, при этом один из концевых участков стопорного разрезного кольца снабжен пластиной, жестко соединенной со стопорным разрезным кольцом и выполненной с глухим пазом на верхнем торце, а другой концевой участок стопорного разрезного кольца снабжен щеколдой, соединенной со стопорным разрезным кольцом с возможностью поворота посредством оси, при этом свободный конец щеколды в рабочем положении размещен в пазу пластины для взаимодействия с боковой стенкой пластины и закреплен относительно пластины посредством винта, причем щеколда и пластина для этого закрепления имеют соосные отверстия и внутреннюю резьбу в отверстии пластины. Защитный кожух выполнен цилиндрическим двухступенчатым с внутренним каналом, ступень большего диаметра имеет наружную резьбу, ответную внутренней резьбе в гнезде промывочного узла, и своим торцом в рабочем положении поджимает пластину и щеколду к стопорному разрезному кольцу и насадке, а ступень меньшего диаметра оканчивается возле торца насадки и своим торцом в рабочем положении поджимает насадку к корпусу промывочного узла посредством упругого элемента в виде уплотнительного кольца, жестко закрепленного в кольцевой проточке на том торце насадки, который взаимодействует с торцом ступени меньшего диаметра защитного кожуха. Пластина и щеколда находятся в пространстве между ступенью меньшего диаметра и внутренней поверхностью гнезда, на выходном торце защитного кожуха имеются прорези под ключ, а внутренний канал защитного кожуха выполнен с винтовой нарезкой. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.

Антивибрационная кольцевая буровая коронка // 2613712

Изобретение относится к области породоразрушающего инструмента для бурения скважин различного назначения с отбором керна и может быть использовано при отборе керна в продуктивных пластах нефтяных и газовых скважин. Технический результат заключается в уменьшении количества сколов и поломок алмазно-твердосплавных пластин (АТП) на корпусе коронки, в повышении механической скорости бурения и в уменьшении вибрации. Антивибрационная буровая коронка содержит корпус с присоединительной резьбой, разделенный основными промывочными каналами на секторы, которые с торцевой поверхности снабжены АТП, имеющими отрицательные передние углы в плане к боковым внутренней и внешней поверхностям резания и отрицательные передние углы к торцевой поверхности забоя скважины, основные промывочные каналы выполнены встречно под углом, кроме того, в корпусе коронки в секторах встречно под углом расположены дополнительные промывочные каналы, выполненные по всей высоте корпуса коронки по винтовой линии вправо по ходу вращения коронки. Высота корпуса коронки зависит от шага винтовой линии основных и дополнительных промывочных каналов, внутри дополнительных промывочных каналов размещены две и более калибрующие АТП, каждая из которых представляет собой элемент отдельной винтовой линии и закреплена на корпусе с помощью пайки под отрицательным углом от минус 5° до минус 15° относительно поверхности резания. АТП на торце коронки расположены разнонаправленно под углом от 10° до 15° к направлению резания. 7 ил.

Буровое долото // 2615184

Изобретение относится к буровой технике, а именно к вооружению буровых долот. Буровое долото включает корпус с отверстиями, в которых закреплены твердосплавные вставки с хвостовиком и рабочей головкой ступенчатой формы во фронтальной плоскости. Вставка выполнена с осевым каналом, высота которого не менее высоты рабочей головки, при этом высота ступеней рабочей головки уменьшается в направлении от вершины к хвостовику, а твердость материала каждой ступени увеличивается в направлении от центра к периферии. Технический результат заключается в повышении эффективности работы бурового долота. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.