КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ С УСИЛЕННОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ НА ДОЛОТО

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к области бурения скважин и может быть использована при составлении компоновки низа бурильной колонны (КНБК) для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
Традиционно для бурения наклонно-направленных скважин используют КНБК с различными типами забойных двигателей (ЗД) с кривыми переводниками и шарошечными долотами, однако при использовании ЗД не всегда применяются рациональные КНБК.
Известны КНБК для бурения наклонно-направленных скважин и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем [Патент РФ на полезную модель №58151 Е21В 7/06 «Компоновка низа бурильной колонны»; патент РФ на изобретение №2280748 Е21В 7/04 «Компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем»].
Компоновка низа бурильной колонны полезной модели №58151 содержит долото, забойный двигатель, бурильные трубы и опорно-центрирующие элементы, имеющие в поперечном сечении эксцентричную форму.
Компоновка низа бурильной колонны для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин винтовым забойным двигателем патент РФ №2280748 состоит из бурильной колонны, долота, винтового забойного двигателя и установленной между нижней трубой бурильной колонны и винтовым забойным двигателем телескопической системы, включающей цилиндр, выполненный в нижней части с отверстиями и соединенный с бурильной колонной, и расположенный внутри него полый поршень, соединенный с корпусом двигателя. Компоновка снабжена неподвижным золотником, выполненным в виде втулки с эластичным хвостовиком и установленным в цилиндре выше его отверстий, причем эластичный хвостовик для входа в него поршня выполнен с конической поверхностью и с кольцевыми канавками, в которых размещены кольцевые уплотнения из эластомерного материала.
Недостатками данных компоновок являются сложность конструкции, что обуславливает низкую надежность оборудования, значительная металлоемкость, а также недостаточное внимание к факторам разрушения горных пород.
Цель - повысить эффективность бурения нефтяных скважин, особенно наклонно-направленных и горизонтальных, за счет усиления динамической составляющей осевой нагрузки на долото.
Поставленная цель достигается компоновкой низа бурильной колонны с усиленной динамической нагрузкой на долото.
Компоновка низа бурильной колонны с усиленной динамической нагрузкой на долото содержит бурильные трубы, долото, винтовой забойный двигатель (ВЗД) и телесистему.
Новым является то, что компоновка дополнительно включает наддолотный скважинный осциллятор [Патент РФ №96160 Е21В 7/00 «Скважинный осциллятор»], содержащий корпус, калиброванную втулку, установленную в корпусе, клапан, ось, диффузор верхний и диффузор нижний. Наддолотный скважинный осциллятор уставлен между долотом и ВЗД и выполнен с возможностью усиления динамической составляющей осевой нагрузки на долото для более эффективного разрушения горной породы.
На фиг.1 представлена предлагаемая компоновка низа бурильной колонны с усиленной динамической нагрузкой на долото для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Компоновка включает бурильные трубы 1, долото 2, наддолотный скважинный осциллятор 3, ВЗД 4 и телесистему 5. Наддолотный скважинный осциллятор 3 расположен между долотом 2 и ВЗД 4.
Компоновка низа бурильной колонны с усиленной динамической нагрузкой на долото работает следующим образом.
С помощью ВЗД 4 долото 2 приводится во вращение. Наличие телесистемы 5 необходимо для определения пространственного положения КНБК, а также для получения дополнительной информации с забоя: гамма каротажа, кажущегося сопротивления горных пород, температуры на забое и т.д.
При применении наддолотных скважинных осцилляторов 3 в компоновках низа бурильной колонны продольные низкочастотные колебания промывочной жидкости, достигающие забоя скважины, могут усилить динамическую составляющую осевой нагрузки на долото 2 и способствовать более эффективному разрушению горных пород. Малоамплитудные продольные колебания способствуют снижению сил трения бурильного инструмента о стенки скважины, тем самым способствуя дохождению осевой нагрузки на долото 2.
Плавность подачи нагрузки на долото 2 и упрощение управления компоновкой при включении в нее наддолотного скважинного осциллятора 3 становится возможным при использовании долот типа PDC (долота с поликристаллическими алмазными вставками), даже в истощенных пластах при резких азимутальных поворотах.
Появляется возможность достижения больших удалений от вертикали со снижением потребности расхаживания, шаблонировки ствола и "подрывов" компоновки в целях доведения нагрузки на забой.
Таким образом, применение наддолотного скважинного осциллятора позволяет эффективно использовать КНБК совместно с долотами PDC в достаточно сложных условиях, увеличивая механическую скорость направленного бурения и динамическую нагрузку на долото, сокращая количество поломок забойного инструмента, исключая подвисание инструмента, улучшая управляемость КНБК.