Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне

Авторы патента:

E21B7/28 - расширение пробуренных скважин, например разбуриванием (буровые долота для расширения буровых скважин E21B 10/26)

E21B10/26 - буровые долота с направляющими частями, т.е. буровые долота с направляющим режущим инструментом; буровые долота для расширения скважины, например буры-расширители (буровые долота для ударного бурения с направляющей частью E21B 10/40; шнеки с направляющей частью E21B 10/44)

Владельцы патента RU 2779682:

Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне включает корпус, муфту, подвижно установленную на корпусе. Породоразрушающие элементы с калибрующей и режущей частями размещены в опорных окнах муфты и боковых пазах с направляющими корпуса. Муфта снизу жестко соединена с пилот-долотом. Верхняя часть корпуса выполнена овальной в сечении, взаимодействующей с овальным отверстием заглушки муфты, образующей с верхней частью корпуса и внутренней частью муфты гидрокамеру, соединенную с центральным каналом корпуса отверстием. Корпус выше боковых пазов с направляющими выполнен в виде поршня и установлен герметично относительно внутренней части муфты. Внутренняя часть муфты в месте опорных окон выполнена конической. Режущая часть породоразрушающих элементов выполнена с изгибом наружной поверхности и оснащена резцами PDC. Корпус сверху оснащен переводником с замковой резьбой для соединения с забойным двигателем, а снизу – съемным штоком, герметично установленным в проходное отверстие муфты. Пилот-долото выполнено в виде бурильной головки, оснащенной резцами PDC. Обеспечивается надежность и долговечность конструкции, бурение и расширение с нагрузками, возникающими во время одновременного бурения и расширения скважины с необходимой механической скоростью, обеспечивается калиброванный диаметр ствола скважины, а также исключение подклинки и шламования внутренней полости устройства. 4 ил.

Известен скважинный расширитель (патент №189648, МПК Е21В 7/28, Е21В 10/26, опубл. 29.05.2019 г., бюл. №16), включающий долото с основными резцами, корпус, соединенный с колонной буровых труб, породоразрушающие органы - подвижные резцы, зафиксированные в нижнем - транспортном состоянии срезными элементами и выполненные с возможностью перемещения по направляющим, которые выполнены расходящимися снизу-вверх от оси расширителя. Корпус жестко соединен с долотом, а направляющие размещены между основными резцами. Диаметр описанной окружности и нижние режущие кромки подвижных резцов в транспортном положении соответственно меньше диаметра описанной окружности и ниже режущих кромок основных резцов.

Недостатками устройства являются:

- невозможность применения расширителя в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, так как бурильная колонна располагается на стенке скважины, как следствие, осевое усилие не доходит для среза срезных элементов;

- ненадежная конструкция расширителя, так как существует возможность выпадения подвижных резцов из-за разрушения крепежных элементов, удерживающих подвижные резцы;

- при расширении в кавернозных участках не обеспечивается необходимый диаметр, так как подвижные резцы занимают рабочее положение только при контакте с забоем скважины;

- невозможность применения расширителя для одновременнного бурения и расширения на обсадной колонне, так как диапазон раскрытия расширителя не обеспечивает нужного диаметра расширения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный расширитель (патент №2315849, МПК Е21В 7/28, Е21В 10/26, опубл. 27.01.2008 г., бюл. № 3), включающий пилот-долото, корпус, подвижно установленную на корпусе соединительную муфту, размещенные в опорных окнах соединительной муфты и боковых пазах корпуса с направляющими породоразрушающие органы. Корпус выполнен в качестве ведущего хвостовика, а соединительная муфта соединена жестко с пилот-долотом и подвешена посредством переводника к корпусу, боковые пазы корпуса с направляющими зацеплены с породоразрушающими органами нижней частью в транспортном положении расширителя. Корпус и соединительная муфта выполнены с посадочными участками для сопряжения в рабочем положении расширителя. Породоразрушающие органы выполнены с калибрующей и конической режущей частями, угол конусности равен углу наклона боковых пазов корпуса с направляющими.

Недостатками устройства являются:

- низкий ресурс устройства из-за разрушения боковых пазов корпуса с направляющими и направляющих породоразрушающих элементов при приложении нагрузок, возникающих в процессе бурения, так как корпус имеет возможность вращаться относительно соединительной муфты;

- деформация опорных окон соединительной муфты, при приложении нагрузок, возникающих в процессе бурения и расширения скважины, так как она выполнена в виде трубы с малой контактной поверхностью с породоразрушающими органами;

- при бурении и расширении в кавернозных участках не обеспечивается необходимый диаметр, так как подвижные резцы занимают рабочее положение только при контакте с забоем скважины;

- коническая рабочая часть лопастей приводит к высокому крутящему моменту, подклинкам и вибрациям при работе;

- из-за того, что корпус и соединительная муфта выполнены с посадочными участками для сопряжения только в рабочем положении расширителя, в транспортном положении и при спускоподъемных операциях не герметизируется внутренняя часть пазов, происходит их зашламовывание;

- шарошечное пилот-долото значительно снижает механическую скорость при одновременном бурении и расширении скважины.

Техническими задачами предлагаемого устройства являются создание надежной, долговечной конструкции долота-расширителя для бурения на обсадной колонне с необходимым ресурсом при нагрузках, возникающих во время одновременного бурения и расширения скважины с необходимой механической скоростью, обеспечение калиброванного диаметра ствола скважины, а также исключение подклинок и шламования внутренней полости устройства.

Технические задачи решаются долотом-расширителем для бурения на обсадной колонне, включающим корпус, муфту, подвижно установленную на корпусе, породоразрушающие элементы с калибрующей и режущей частями размещены в опорных окнах муфты и боковых пазах корпуса с направляющими, муфта снизу жестко соединена с пилот-долотом.

Новым является то, что верхняя часть корпуса выполнена овальной в сечении, взаимодействующей с овальным отверстием заглушки муфты, образующей с верхней частью корпуса и внутренней частью муфты гидрокамеру, соединенную с центральным каналом корпуса отверстием, при этом корпус выше боковых пазов с направляющими выполнен в виде поршня и установлен герметично относительно внутренней части муфты, а внутренняя часть муфты в месте опорных окон выполнена конической, режущая часть породоразрушающих элементов выполнена с изгибом наружной поверхности и оснащена резцами PDC, также корпус сверху оснащен переводником с замковой резьбой для соединения с забойным двигателем, а снизу - съемным штоком герметично установленным в проходное отверстие муфты, а пилот-долото выполнено в виде бурильной головки, оснащенной резцами PDC.

На фиг. 1 показано долото-расширитель для бурения на обсадной колонне в рабочем положении.

На фиг. 2 показано долото-расширитель для бурения на обсадной колонне в транспортном положении.

На фиг. 3 - сечение А-А.

На фиг. 4 - сечение Б-Б.

Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне включает корпус 1 (фиг. 1, 2, 4), муфту 2 подвижно установленную на корпусе 1. Породоразрушающие элементы 3 с калибрующей 4 и режущей частями 5 размещены в опорных окнах 6 муфты 2 и боковых пазах 7 с направляющими 8 корпуса 1. Муфта 2 снизу жестко соединена с пилот-долотом 9. Верхняя часть 10 корпуса 1 выполнена овальной в сечении (фиг. 3), взаимодействующей с овальным отверстием 11 заглушки муфты 12, образующей с верхней частью 10 корпуса 1 и внутренней частью 13 муфты 2 гидрокамеру 14, соединенную с центральным каналом 15 корпуса 1 отверстием 16. Корпус 1 выше боковых пазов 7 с направляющими 8 выполнен в виде поршня 17 и установлен герметично относительно внутренней части 13 муфты 2. Внутренняя часть 18 муфты 7 в месте опорных окон 6 выполнена конической. Режущая часть 5 породоразрушающих элементов 3 выполнена с изгибом наружной поверхности и оснащена резцами PDC 19. Корпус 1 сверху оснащен переводником 20 с замковой резьбой 21 для соединения с забойным двигателем (на фиг. не показан), а снизу оснащен съемным штоком 22 герметично установленным в проходное отверстие 23 муфты 2. Пилот-долото 9 выполнено в виде бурильной головки 24, оснащенной резцами PDC 25.

Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне работает следующим образом.

Собирают компоновку долото-расширитель, винтовой забойный двигатель с углом перекоса для управляемого бурения, телесистема, затем соединительный узел бурового инструмента (например, пат. RU № 2663856, МПК Е21В 7/20, Е21В 7/28, опубл. 10.08.2018 г., бюл. №22), который в свою очередь уже соединяется с обсадной колонной (на фиг. не показаны). Благодаря тому, что корпус 1 сверху оснащен переводником 20 с замковой резьбой 21 для соединения с забойным двигателем исключаются дополнительные переводники, удлиняющие компоновку ниже забойного двигателя, что позволяет управлять траекторией при бурении. Компоновку спускают в скважину, включают буровой насос и создают перепад давления, при этом, начинает вращаться винтовой забойный двигатель и начинают процесс одновременного бурения и расширения. Благодаря наличию гидрокамеры 14, отверстию 16 и корпусу 1 выполненному в виде поршня 17 при бурении создается перепад давления за счет промывочной жидкости и долото-расширитель постоянно находится в рабочем положении, что обеспечивает необходимый диаметр при бурении и расширении в том числе и в кавернозных участках. Благодаря тому, что верхняя часть 10 корпуса 1 выполнена овальной в сечении, взаимодействующей с овальным отверстием 11 заглушки муфты 12 крутящий момент не воздействует и не разрушает боковые пазы 7 с направляющими 8 корпуса 1. При этом, боковую нагрузку, возникающую в процессе бурения и расширения, воспринимают опорные окна 6 муфты 2 выполненные усиленными благодаря тому, что внутренняя часть 18 муфты 2 в месте опорных окон 6 выполнена конической. Благодаря тому, что режущая часть 5 породоразрушающих элементов 3 выполнена с изгибом наружной поверхности и оснащена резцами PDC 19, а пилот-долото 9 выполнено в виде бурильной головки 24, оснащенной резцами PDC 25 значительно возрастает механическая скорость при бурении и расширении. Благодаря тому, что корпус 1 снизу оснащен съемным штоком 22 герметично установленным в проходное отверстие 23 муфты 2 не происходит шламования внутренней полости устройства. По достижении проектного забоя производят промывку скважины и буровой насос отключают. Затем на колонне бурильных труб спускают инструмент, фиксирующийся за извлекаемую часть соединительного узла. Подъемную компоновку извлекают, при этом, долото-расширитель принимает транспортное положение, а обсадную колонну цементируют известным способом.

Предлагаемое долото-расширитель для бурения на обсадной колонне является надежной, долговечной конструкцией с необходимым ресурсом, позволяющим бурить и расширять с нагрузками, возникающими во время одновременного бурения и расширения скважины с необходимой механической скоростью, обеспечить калиброванный диаметр ствола скважины, а также исключить подклинки и шламование внутренней полости устройства.

Долото-расширитель для бурения на обсадной колонне, включающее корпус, муфту, подвижно установленную на корпусе, породоразрушающие элементы с калибрующей и режущей частями размещены в опорных окнах муфты и боковых пазах корпуса с направляющими, муфта снизу жестко соединена с пилот-долотом, отличающееся тем, что верхняя часть корпуса выполнена овальной в сечении, взаимодействующей с овальным отверстием заглушки муфты, образующей с верхней частью корпуса и внутренней частью муфты гидрокамеру, соединенную с центральным каналом корпуса отверстием, при этом корпус выше боковых пазов с направляющими выполнен в виде поршня и установлен герметично относительно внутренней части муфты, а внутренняя часть муфты в месте опорных окон выполнена конической, режущая часть породоразрушающих элементов выполнена с изгибом наружной поверхности и оснащена резцами PDC, также корпус сверху оснащен переводником с замковой резьбой для соединения с забойным двигателем, а снизу - съемным штоком, герметично установленным в проходное отверстие муфты, а пилот-долото выполнено в виде бурильной головки, оснащенной резцами PDC.

Изобретение относится к области строительства, в частности к средствам горизонтально-направленного бурения (ГНБ) или наклонно-направленного бурения с расширением инженерных скважин, например, методом разбуривания и к средствам, применяемым при бестраншейном сооружении трубопроводов в грунте. Устройство для корректируемого по направлению расширения пилотной скважины включает в себя несимметричный расширитель (2) с присоединенным к нему пеналом (3) для размещения измерительного зонда (4) локационной системы ГНБ.

Расширитель для бурения и расширения на обсадной колонне // 2774875

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Расширитель содержит корпус с центральным проходным каналом и пазами, лопасти, снабженные хвостовиками и породоразрушающими элементами, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения при взаимодействии с втулкой полого вала.

Расширитель гидравлический скважинный // 2772031

Изобретение относится к области строительства нефтяных и газовых скважин, а именно, к устройствам, обеспечивающим расширение ствола скважины. Расширитель гидравлический скважинный содержит корпус с продольно выполненными сквозными пазами, в которых шарнирно на осях установлены выдвижные лопасти, армированные снаружи твердым сплавом, подпружиненный полый шток с закрепленным на нем поршнем, имеющим промывочные отверстия, кольцевое конусное утолщение, выполненное на наружной поверхности полого штока с возможностью взаимодействия с лопастями.

Устройство для сооружения скважин большого диаметра // 2762658

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к устройствам для сооружения скважин большого диаметра при подземной разработке месторождений полезных ископаемых. Устройство включает породоразрушающий инструмент с рабочими органами в виде молотковых роторов, снабженных отдельными приводами, установленными по меньшей мере на двух консолях рамы, оснащенной центрирующим устройством, направленным в пилот-скважину, смонтированным на полом приводном валу, жестко связанном с рамой.

Расширитель для управляемого бурения и расширения на обсадной колонне // 2751906

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины с одновременным бурением на обсадной колонне в заданном интервале. Расширитель содержит корпус с центральным проходным каналом и пазами, лопасти, снабженные хвостовиками и породоразрушающими элементами, закрепленные в пазах корпуса с возможностью выдвижения при взаимодействии с втулкой полого вала, полый вал снабжен поршнем, размещенным в проходном канале корпуса, и вверху снабжен резьбой для соединения со скважинным оборудованием, боковым отверстием и установлен с фиксацией от проворота относительно корпуса.

Расширитель для одновременного бурения и расширения ствола скважины // 2738124

Изобретение относится к буровой технике нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения ствола скважины содержит корпус с наклонными пазами и размещенным в нем штоком, взаимодействующий со штоком поршень, который выполнен кольцевым и размещен в камере, образованной наружной стенкой штока и внутренней стенкой корпуса.

Способ проходки горизонтального ствола скважины в неустойчивых породах пласта // 2733543

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению горизонтальных скважин для восстановления проходимости открытого горизонтального ствола. Способ включает сборку компоновки низа бурильной колонны - КНБТ, состоящую снизу вверх из долота, правого патрубка и калибратора, спуск в скважину КНБТ на конце колонны бурильных труб, восстановление проходимости ствола с расхаживанием компоновки до нормального без затяжек и посадок прохождения компоновки по стволу, извлечение из скважины КНБК, спуск режущей головки с шаблоном до интервала открытого горизонтального ствола, проходку с обратной промывкой относительно открытого горизонтального ствола по всей ее длине, не допуская посадки колонны бурильных труб в скважине более 5 т от собственного веса.

Способ расширения скважины // 2728071

Изобретение относится к области горного и взрывного дела, в частности к бурению, точнее, к методам расширения скважин малого диаметра и может использоваться при проведении работ в сложных горно-технических условиях. Способ расширения скважины заключается в бурении пилотной центральной скважины, бурении вокруг нее дополнительных скважин, размещении в дополнительных скважинах зарядов взрывчатых веществ и их подрыве.

Аварийный инструмент для извлечения прихваченной бурильной колонны в наклонно-направленной скважине // 2720834

Изобретение относится к области буровой техники и предназначено для извлечения прихваченной бурильной колонны и бурового инструмента в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. Инструмент включает параллельно-сопряженную бурильную колонну с буром и гидромониторной головкой, которая соединена соосно с направляющей втулкой, имеющей возможность скольжения по прихваченной бурильной колонне.

Расширитель для одновременного бурения и расширения скважин // 2720628

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для увеличения диаметра скважины в заданном интервале. Расширитель для одновременного бурения и расширения скважин содержит корпус, оснащенный верхним и нижним ограничителями и размещенным в нем штоком с образованием камеры, кольцевой поршень с толкателем, размещенный в камере, лапы с резцами, снабженные снизу фасками и выполненные с возможностью взаимодействия с соответствующими наклонными поверхностями корпуса и толкателя кольцевого поршня и ограниченного радиального перемещения наружу.

Калибратор // 2725712

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно к калибраторам, используемым для калибровки и уменьшения отклонения ствола скважины, в особенности при бурении горизонтальных и наклонно-направленных скважин. Технический результат – повышение эффективности работы калибратора путем оптимизации работы его эжекционной системы.