Способ бурения наклонно-направленной скважины и устройство для его осуществления

Авторы патента:

E21B7/08 - особые устройства для изменения направления буровой скважины, например специальные буровые долота, конусные пробки для ухода в сторону, шарнирные отклонители (направленная прорезка окон E21B 29/06; изменение направления ловильных инструментов E21B 31/14)

E21B7/06 - изменение направления буровой скважины

Группа изобретений относится к особым способам и устройствам направленного бурения для изменения направления буровой скважины. Устройство для бурения наклонно-направленной скважины содержит невращающийся корпус (1) с нижним стабилизатором (2), основное долото (3), узел (4) управления смещением оси канала скважины. Устройство снабжено разбуривающим долотом (5) с режущей частью (6) на боковой поверхности (7), установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения выше основного долота (3) с диаметром режущей части (7), меньшим диаметра режущей части (6) разбуривающего долота. Узел (4) управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота (5). Обеспечивается снижение энергетических затрат, непрерывное управление смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышение качества канала скважины. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Группа изобретений относится к особым способам и устройствам направленного бурения для изменения направления буровой скважины.

Известен способ бурения наклонно направленной скважины и используемое для этого устройство - роторно управляемая система, (патент RU 2540761 С2, МПК Е21И 7/08 (2006.01), опубл. 2015 г.), включающий ориентацию в процессе бурения режущей части буровой колонны приложением бокового усилия к буровой колонне при управляемой подаче бурового раствора к выдвижному элементу для его контакта со стенкой скважины в направлении, противоположном отклонению режущей части относительно ствола скважины. Эта система используется для отклонения буровой колонны в желаемом направлении от вертикали или другой желаемой ориентации ствола скважины, посредством подачи бурового раствора в радиальный канал, сообщенный с центральным каналом в, по меньшей мере, один выполненный с возможностью радиального выдвижения поршень, размещенный в управляющей секции, которые прикладывают поперечные усилия к стенке ствола скважины для отклонения бурового долота относительно осевой линии ствола скважины.

Для работы таких конструкций требуются большие перепады давления на инструменте. Кроме того, недостаточное качество получаемого канала скважины, что объясняется нарушением геометрии канала из-за разрушения стенок в местах контакта с выдвижными элементами.

Наиболее близкими к заявляемому способу и устройству является гибридная поворотная управляемая система (WO 03/052237, МПК Е21В 7/06, опубл. 2003 г.), реализуемая способ бурения наклонно направленной скважины, включающий формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала. Устройство - гибридная поворотная управляемая система содержит невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины в виде узла управления радиальным смещением задней опоры вращения вала долота в невращающемся корпусе, что приводит к угловому отклонению оси вращения основного долота.

Таким способом и при использовании такого устройства получают более качественный канал, т.к. нет разрушения стенок выдвижными элементами.

Однако все нагрузки при бурении воспринимаются валом основного долота, и для управления требуются большие затраты энергии, в следствии чего таким способом и при использовании такого устройства нельзя отклонять ось вращения долота в процессе бурения, т.е. для отклонения оси скважины необходимо остановить процесс бурения, отклонить ось вращения долота и возобновить бурение. При этом в канале скважины могут формироваться уступы.

Задачей предлагаемой группы изобретений является снижение энергетических затрат, обеспечение непрерывного управляемого бурения при рабочей скорости проходки и повышение качества канала ствола.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой группы изобретений, является обеспечение возможности снижения энергетических затрат и обеспечение непрерывного управляемого бурения при рабочей скорости проходки и повышения качества канала скважины за счет отклонения оси скважины смещением оси вращения разбуривающего долота, которое воспринимает меньшие (порядка 10%) нагрузки по отношению к нагрузкам основного долота.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования способа бурения наклонно направленной скважины, включающего формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала.

Это усовершенствование состоит в том, что участки канала скважины со смещением оси формируют разбуривающим долотом, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота.

Такое выполнение операций способа позволяет сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат и обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.

Поставленная задача решается также усовершенствованием устройства для бурения наклонно направленной скважины, содержащего невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины.

Это усовершенствование состоит в том, что устройство снабжено разбуривающим долотом с режущей частью на боковой поверхности, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота, узел управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат, обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.

Группа изобретений поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображено заявляемое устройство, на фиг 2 - схематично изображено устройство в положении бурения без отклонения канала скважины, на фиг.3 - устройство в положении формирования участка канала скважины со смещенной осью, на фиг.4 - устройство в положении отклонения канала скважины - направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала, на фиг.5 - устройство в положении отклонения ствола скважины - переход нижнего стабилизатора на участок канала скважины со смещенной осью.

Устройство для бурения наклонно направленной скважины, содержит невращающийся корпус 1 с нижним стабилизатором 2, основное долото 3, узел 4 управления смещением оси канала скважины. Устройство снабжено разбуривающим долотом 5 с режущей частью 6 и установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота 3 с диаметром режущей части 7, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота 5, узел 4 управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота 5, например содержащий клиновой механизм 8, соединенный с приводом 9. Передача вращения на разбуривающее долото происходит от вала 11 долота 3 через кулачково-дисковую муфту 10..Позицией 12 обозначен секция телеметрии, позицией 13 - секция аккумуляторных батарей, позицией 14 - верхний стабилизатор, позицией 15 - буровая колонна.

Способ осуществляется следующим образом.

При бурении без отклонения ось вращения разбуривающего долота 5 совпадает с осью вращения основного долота 3 и с осью канала скважины. Основное долото 3 воспринимает большие нагрузки, осуществляя бурение канала меньшего диаметра, чем диаметр канала скважины. Разбуривающее долото 5 обеспечивает бурение канала диаметром, соответствующим диаметру канала скважины.

При бурении с отклонением ось вращения разбуривающего долота 5 узлом 4 управления смещают в радиальном направлении на требуемую величину по отношению к исходному положению оси канала скважины. При работе разбуривающего долота 5, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото 3, формируют участок канала скважины с заданным смещением оси. При дальнейшем бурении нижний стабилизатор 2 направляется по сформированному со смещенной осью участку канала, смещая в процессе бурения в нужном направлении ось вращения основного долота 3, воспринимающего основную нагрузку. Обработка следующего участка канала производится аналогично.

По выполненным расчетам, при использовании буровой компоновки 120-го габарита, основного долота диаметром 134 мм, разбуривающего долота диаметром 144 мм., при радиальном смещении разбуривающего долота 5 мм возможен набор интенсивности 8 градусов на 30 метров.

Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства обеспечивает возможность сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат, обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.

1. Способ бурения наклонно-направленной скважины, включающий формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала, отличающийся тем, что участки канала скважины со смещением оси формируют разбуривающим долотом, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота.

2. Устройство для бурения наклонно-направленной скважины, содержащее невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины, отличающееся тем, что оно снабжено разбуривающим долотом с режущей частью на боковой поверхности, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота, узел управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота.

Группа изобретений относится к области бурения наклонных стволов скважин. Буровая компоновка для бурения ствола скважины содержит корпус, имеющий верхний участок и нижний участок, отдельный от верхнего участка, скважинный привод для вращения бурового долота относительно бурильной трубы, вал, соединенный со скважинным приводом и буровым долотом и размещенный в корпусе, шарнирный элемент, соединяющий верхний участок корпуса и нижний участок корпуса с возможностью наклона нижнего участка корпуса относительно верхнего участка корпуса вокруг шарнирного элемента, когда бурильная труба является неподвижной относительно возможности вращения, чтобы обеспечить бурение криволинейного участка ствола скважины, когда буровое долото вращается с помощью привода, а вращение бурильной трубы приводит к уменьшению наклона между верхним и нижним участками для обеспечения бурения более прямого участка ствола скважины, подшипниковый участок на нижнем участке, присоединяющий с возможностью вращения вал к нижнему участку, причем вал размещен и выполнен с возможностью вращения посредством привода внутри верхнего участка, нижнего участка, подшипникового участка и шарнирного элемента, и как минимум одно уплотнение, которое уплотняет по меньшей мере часть поверхности шарнирного элемента.

Буровая компоновка с использованием саморегулируемого отклоняющего устройства и датчиков направления для бурения наклонных скважин // 2757846

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения скважин. Буровая компоновка для бурения ствола скважины содержит скважинный привод для вращения бурового долота относительно бурильной трубы, вал, соединенный со скважинным приводом и буровым долотом, корпус, имеющий верхний участок и нижний участок, отдельный от верхнего участка, отклоняющее устройство, расположенное между верхним и нижним участками и соединяющее их с возможностью наклона нижнего участка относительно верхнего участка вокруг шарнирного элемента, когда бурильная труба является неподвижной относительно возможности вращения, чтобы обеспечить бурение криволинейного участка ствола скважины, при этом вращение бурильной трубы заставляет отклоняющее устройство уменьшать наклон для обеспечения бурения более прямого участка ствола скважины, датчик, обеспечивающий измерения, относящиеся к направлению буровой компоновки для бурения ствола скважины в требуемом направлении.

Способы и системы бурения многоствольных скважин // 2755763

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к бурению многоствольных скважин. Узел дефлектора включает трубчатый корпус, содержащий окно в стенке трубчатого корпуса, дефлектор, расположенный под окном и содержащий полость, проходящую вдоль осевой длины дефлектора, и наклонную поверхность дефлектора, форма которой позволяет направлять объект к окну; стержневую пробку, которая выполнена с возможностью соединения съемным образом внутри полости и содержит гнездо и вторую наклонную поверхность, форма которой позволяет направлять объект к окну, совмещенную с наклонной поверхностью дефлектора.

Способ строительства многоствольной скважины // 2742087

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к строительству кустов нефтяных и газовых скважин для эксплуатации продуктивного пласта. Способ включает спуск в обсадную колонну в требуемый интервал колонны труб, на конце которой расположен отклонитель, прорезание обсадной колонны, последовательное формирование по периметру обсадной колонны технологических каналов в продуктивном пласте необходимой длины при помощи гибкой трубы с герметично соединенным соплом на конце, через которые подают жидкость под давлением, последовательно при помощи поворота отклонителя формируя по периметру ряд технологических каналов, выполненных с возможностью установки в них на гибкой трубе фильтров, сообщенных между собой гибкими сочленениями.

Забойный двигатель с гидравлическим регулятором (варианты) // 2741297

Группа изобретений относится к буровой технике и направлена на повышение надежности и срока службы забойных двигателей, используемых для бурения наклонных скважин. Забойный двигатель с гидравлическим регулятором содержит трубчатый корпус двигателя с рабочим органом внутри и шпиндельной секцией в нижней части, вал в шпиндельной секции, на котором закреплено буровое долото.

Способ селективного доступа в стволы многоствольной скважины и оборудование для реализации способа // 2740283

Изобретение относится к устройствам и способам заканчивания скважин с боковыми или дополнительными стволами. Техническим результатом является повышение эффективности проведения внутрискважинных работ.

Устройство для контроля положения ствола горизонтальной скважины при бурении // 2733536

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к буровой технике, и предназначено для контроля положения ствола горизонтальной скважины между кровлей и подошвой пласта - коллектора. Устройство для контроля положения ствола горизонтальной скважины при бурении, включающий установленные в кожухе телесистемы два блока датчиков гамма-каротажа, один из которых выполнен направленным.

Система и способ для наклонно-направленного бурения роторным способом с управлением неуравновешенной силой // 2733359

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Система для наклонно-направленного бурения содержит вращающуюся бурильную колонну для соединения с буровым долотом для бурения скважины вдоль траектории бурения, активный стабилизатор, содержащий корпус, имеющий внешнюю поверхность для контакта со стенкой скважины, и множество исполнительных механизмов, соединяющих корпус и бурильную колонну, модуль измерения параметров направления для измерения параметров направления во время бурения, причем параметры направления содержат по меньшей мере одно из следующего: угол склонения и азимутальный угол скважины, модуль измерения параметров дисбаланса для измерения параметров дисбаланса во время бурения, причем параметры дисбаланса включают по меньшей мере одно из следующего: поперечная сила, изгибающий момент и крутящий момент в точке измерения вблизи бурового долота, и контроллер для управления траекторией бурения на основе измеренных параметров направления и дисбаланса.

Стратегическая гибкая секция для роторной управляемой системы // 2732162

Группа изобретений относится к области наклонно-направленного бурения. Способ конфигурации роторной управляемой системы включает определение максимальной интенсивности искривления, необходимой для бурения ствола скважины по заданной траектории ствола скважины, определение комбинации параметров для гибкой муфты для обеспечения роторной управляемой системы достаточной гибкостью для достижения указанной максимальной интенсивности искривления, причем эти параметры включают наружный диаметр, внутренний диаметр, длину и модуль упругости, выбор материала для гибкой муфты на основании определенного модуля упругости и сборку роторной управляемой системы с гибкой муфтой с учетом комбинации параметров и выбранного материала.

Клиновой отклонитель // 2730077

Изобретение относится к технике бурения, в частности к устройству для прорезания "окна" в обсадной колонне, и может быть использовано при бурении нефтяных и газовых скважин для изменения траектории ствола скважины при аварийных работах или бурении дополнительных стволов в скважине. Клиновой отклонитель содержит направляющий клин с рабочей поверхностью, пазом, размещенным с противоположной стороны рабочей поверхности, для размещения шланга высокого давления и камерой, полость которой расположена в корпусе, жестко соединенном с нижней частью клина, которая сообщается со шлангом высокого давления.

Роторная управляемая буровая компоновка с вращающимся рулевым устройством для бурения наклонно направленных скважин // 2764974

Группа изобретений относится к роторным буровым системам для бурения наклонно направленных скважин. Буровая компоновка для использования в бурении скважины содержит рулевое устройство, содержащее устройство наклона и исполнительное устройство.