Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины
DEVICE FOR SIMULTANEOUS DRILLING AND FASTENING OF THE ZONES OF SHEDDING AND COLLAPSES WHEN DRILLING A WELL

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к бурению нефтяных и газовых скважин с одновременной изоляцией зон осыпаний и обвалов при бурении колонной труб.
Известно устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины (патент RU № 2753428, МПК Е21В 7/20, опубл. 16.08.2021, бюл. № 23), включающее бурильную и обсадную колонны, породоразрушающий элемент. Породоразрушающий элемент выполнен в виде разбуриваемого долота, завинченного к нижнему концу обсадной колонны на упорной конической резьбе и снабженного седлом под шар. В верхней части обсадной колонны установлен герметично переводник со шпонками, вставленными в ответные пазы, выполненные на верхнем торце обсадной колонны. Переводник снабжен снизу долотом с отверстием для прохождения шара, а сверху проточкой, вставленной в сужение обсадной колонны, при этом угол конусности фаски проточки переводника выполнен обеспечивающим дополнительное расширение при выходе через сужение обсадной колонны, кроме того, переводник сверху снабжен резьбой для соединения с бурильной колонной. Снаружи сужение обсадной колонны снабжено эластичным элементом с наружным диаметром, равным диаметру обсадной колонны, при этом диаметр обсадной колонны на 10-15 % меньше диаметра разбуриваемого долота.
Недостатки устройства:
- высокая вероятность заклинивания переводника с долотом при выходе из верхнего конца обсадной колонны, так как в тоже время происходит сжатие эластичного элемента, как следствие значительно возрастает осевое усилие;
- большое сужение ствола скважины после установки этого устройства, так как диаметр обсадной колонны на 10-15% меньше диаметра скважины, как следствие для добуривания до проектного забоя необходимо применить уменьшенное долото.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, осуществляемый устройством для одновременного вскрытия и крепления неустойчивых пород при бурении скважин (патент RU № 2437997, МПК Е21В 7/20, опубл. 27.12.2011, бюл. № 36), включающим колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы с возможностью ее выправления избыточным давлением с фиксацией ее относительно стенок скважины длиной, превосходящей длину зоны осыпаний и обвалов, извлекаемое раздвижное долото для бурения скважины, соединенное с колонной многолучевых расширяемых труб, спускаемой на колонне бурильных труб с последующим извлечением колонны бурильных труб, калибрующий инструмент с ловильным устройством на нижнем конце для захвата, отсоединения и извлечения раздвижного долота при взаимодействии с ним.
Недостатки устройства:
- переводник, установленный в посадочный патрубок, не передает достаточный крутящий момент для бурения скважины;
- высокая вероятность шламования надпоршневой полости раздвижного долота, из-за этого невозможность возврата его в транспортное положение после отключения насоса, как следствие создание аварийной ситуации из-за невозможности извлечения раздвижного долота и вместе с ним всей компоновки;
- при одновременном бурении и расширении из-за пульсаций расхода промывочной жидкости насоса не гарантировано раздвижение долота в рабочее положение и, как следствие, невозможность расширить профильные трубы в полной мере, как следствие, создание аварийной ситуации.
Технической задачей является создание устройства для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины надежного в работе, позволяющего передавать необходимый крутящий момент для бурения, исключить аварийные ситуации, связанные с преждевременным расширением профильных труб при бурении, разбурить долото без подъема компоновки, при этом исключить большое сужение ствола скважины после установки этого устройства.
Техническая задача решается устройством для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважин, включающим колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы с возможностью ее выправления избыточным давлением с фиксацией ее относительно стенок скважины длиной, превосходящей длину зоны осыпаний и обвалов, оснащенных снизу долотом для бурения скважины, а сверху посадочным переводником, соединенным с колонной бурильных труб с возможностью их отсоединения под действием избыточного давления с последующим извлечением колонны бурильных труб с переводником.
Новым является то, что колонна обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы изготовлена без окончательного отжига после профилирования для повышения давления расширения с целью исключения ее преждевременного выправления в процессе бурения скважины, долото выполнено разбуриваемым, оснащено седлом под шар и присоединено к нижнему концу колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы по конической упорной резьбе, посадочный переводник оснащен шипами, вставленными в профильную часть верхнего конца колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы.
На фиг. 1 показано устройство с осевым продольным разрезом при бурении скважины.
На фиг. 2 показано устройство с осевым продольным разрезом после расширения колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы гидравлическим давлением.
На фиг. 3 показано устройство с осевым продольным разрезом в процессе калибрования колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы калибрующим инструментом.
Устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважин включает колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 (фиг. 1) с возможностью ее выправления избыточным давлением с фиксацией ее относительно стенок скважины длиной, превосходящей длину зоны осыпаний и обвалов (на фиг. не показаны). Колонна обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 оснащена снизу долотом 2 для бурения скважины, а сверху посадочным переводником 3, соединенным с колонной бурильных труб 4. Посадочный переводник 3 соединен с колонной бурильных труб 4 с возможностью их отсоединения под действием избыточного давления с последующим извлечением колонны бурильных труб 4 с переводником 3. Для повышения давления расширения колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 с целью исключения ее преждевременного выправления в процессе бурения скважины изготавливают без окончательного отжига после профилирования. Долото 2 выполнено разбуриваемым и оснащено седлом 5 под шар 6 (фиг. 2). Долото 2 соединяют с нижним концом 7 колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 по конической упорной резьбе 8. Посадочный переводник 3 оснащен шипами 9, вставленными в профильную часть 10 верхнего конца 11 колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1.
Устройство работает следующим образом.
Бурение до кровли зоны осыпаний и обвалов ведут на колонне бурильных труб по известной технологии. Далее собирают на устье и спускают в скважину устройство в сборе на колонне бурильных труб 4. При этом колонна обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 изготовлена без окончательного отжига после профилирования для повышения давления расширения с целью исключения ее преждевременного выправления в процессе бурения скважины. Бурение ведут с промывкой промывочной жидкостью. При этом, благодаря тому, что посадочный переводник 3, оснащен шипами 9 вставленными в профильную часть 10 верхнего конца 11 колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 передается необходимый крутящий момент для бурения скважины от колонны бурильных труб 4. Благодаря тому, что колонна обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 изготовлена без окончательного отжига после профилирования, значительно повышается давление расширения, примерно 6 МПа, что исключает их преждевременное выправление в процессе бурения скважины. После вскрытия всей зоны осыпаний и обвалов бурение останавливают. С устья в бурильную колонну бросают шар 6, который с промывкой жидкостью проходит через бурильные трубы 4, переводник 3, колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1, перекрывает седло 5 долота 2. Далее создают перепад давления, 18 МПа, при этом колонна обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 выправляется избыточным давлением и фиксируется относительно стенок скважины. При дальнейшем повышении давления, 20 МПа, переводник 3 выходит из верхнего конца 11 колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1. После чего, переводник 3 с колонной бурильных труб 4 извлекают. Далее спускают калибрующий инструмент 12 (фиг. 3), снизу оснащенный долотом 13, калибруют колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 по всей длине. С промывкой, вращением и необходимой осевой нагрузкой разбуривают долото 2 до выхода калибрующего инструмента 12 из колонны обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1. Благодаря тому, что колонну обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 прикатывают к стенке скважины калибрующим инструментом 12, исключается большое сужение ствола скважины. Благодаря тому, что разбуриваемое долото 2 соединено с колонной обсадных труб в виде многолучевой расширяемой трубы 1 по конической упорной резьбой 8, оно надежно зафиксировано, как в процессе бурения скважины, так и при его разбуривании. После чего калибрующий инструмент 12 с долотом 13 извлекают. Далее бурят скважину до проектного забоя.
Предлагаемое устройство для одновременного бурения и крепления зон осыпаний и обвалов при бурении скважины надежное в работе, позволяющее передавать необходимый крутящий момент для бурения, исключить аварийные ситуации, связанные с преждевременным расширением профильных труб при бурении и разбурить долото без подъема компоновки, при этом исключить большое сужение ствола скважины после установки этого устройства.