УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ ПРОТЯЖЕННЫХ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для бурения нефтяных и газовых скважин с протяженными горизонтальными окончаниями, в частности может быть применима в компоновке низа бурильной колонны (КНБК).
Предпосылки для создания полезной модели.
Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.
На сегодняшний день большую часть запасов нефти составляют трудноизвлекаемые, разрабатывать которые приходится с помощью горизонтальных скважин, ввиду максимально возможного охвата проницаемых участков продуктивного пласта. Как известно, в горизонтальной части скважины компоновка низа бурильной колонны лежит на нижней стенке, что приводит к прихвату компоновки и торможению движения бурильных инструментов, и в определенный момент сила трения увеличивается настолько, что движение бурильных инструментов прекращается. При бурении горизонтальных участков возможны обвалы, осыпи, происходит осаждение шлама, что приводит к дюнообразованию, способствуя созданию аварийных ситуаций. Таким образом, создается недостаточная осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент - долото, что в свою очередь снижает механическую скорость бурения, дополнительно затрачивается время на проводку горизонтального участка или на перебуривание ствола скважины заново, т.е. проведение повторных работ, в связи с чем увеличивается срок строительства скважины.
Известен скважинный трактор (патент РФ №2354801, МПК Е21В 23/00, от 10.05.2009 г.), включающий корпус, механизмы для прижатия или отжатия колес к стенкам скважины, колеса, прижимаемые к стенкам скважины и снабженные механизмами, блокирующими вращение колес.
Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата данным устройством, является сложность конструкции и эксплуатации и большая вероятность несрабатывания выдвижных устройств.
Ближайшим аналогом заявленного технического решения является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ №2236549, МПК Е21В 23/14, от 20.09.2004), которое содержит в себе цилиндрический корпус, электромотор, насос, гидромотор, расклинивающие опоры, активатор расклинивающих опор, колеса. Данное устройство позволяет транспортировать геофизические приборы в горизонтальную часть ствола скважины.
Недостаток устройства заключается в том, что данный прибор не применим для бурения скважины, так как оборудование спускается в ствол скважины на каротажном кабеле.
Целью полезной модели является разработка устройства, которое позволит увеличить технико-экономические показатели бурения, посредством предупреждения прихвата бурильной колонны за счет создания оптимальной нагрузки на породоразрушающий бурильный инструмент - долото, т.е. разработка элемента низа бурильной колонны и расширение функциональных возможностей, которые позволят бурить протяженные горизонтальные участки ствола скважины, и ликвидировать недохождение бурильного инструмента до проектной глубины забоя.
Технический результат - изменение силы трения покоя на силу трения скольжения, ввиду этого значительно уменьшается сопротивление движению бурильного инструмента.
Поставленная цель достигается тем, что устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин содержит цилиндрический корпус со встроенными роликами, часть из которых являются точками опоры, находящимися на определенном расстоянии друг от друга. Встроенные ролики контактируют и взаимодействуют со стенками ствола скважины, вращаются и придают движение вперед всей компоновке низа бурильной колонны. Вращение встроенных роликов происходит за счет прохождения потока промывочной жидкости и силы трения скольжения в цилиндрическом корпусе, обеспечивая закрепление в породе с возможностью проталкивания бурильного инструмента. В узел управления входят встроенные датчики замера пространственных параметров и параметров режима бурения, что позволяет фиксировать пространственные параметры скважины, параметры режима бурения (осевая нагрузка на долото, расход промывочной жидкости, частота вращения породоразрушающего инструмента и т.п.), с возможностью передачи параметров по гидравлическому каналу связи на поверхность.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью прилагаемых чертежей, где на
- фиг. 1 представлено устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин;
фиг. 2 изображено устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин, вид спереди.
Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин (фиг. 1, фиг. 2) содержит в себе цилиндрический корпус 1, узел управления 2, встроенные ролики 3, внутреннюю резьбу 4 и наружную резьбу 5.
Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин работает следующим образом.
На буровой площадке производят сборку компоновки низа бурильной колонны, состоящую из породоразрушающего инструмента, винтового забойного двигателя, опорно-центрирующих устройств, в которую включают устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин. Данное устройство закрепляют в компоновке низа бурильной колонны с помощью резьбовых соединений - внутренней 4 и наружной 5 резьбы. После сборки, КНБК спускают на забой скважины для бурения протяженного горизонтального участка. Для запуска устройства включают буровые насосы и создают циркуляцию промывочной жидкости, обеспечивая необходимое давление для активации устройства, вследствие чего встроенные ролики 3 переходят в рабочее положение. Изменение силы трения покоя на силу трения скольжения значительно уменьшает сопротивление движению бурильного инструмента. Поток промывочной жидкости проходит через цилиндрический корпус 1, в котором происходит вращение встроенных роликов 3 и таким образом, поток промывочной жидкости приводит в движение всю компоновку низа бурильной колонны. Узел управления 2 служит для считывания параметров пространственного положения скважины и режимов бурения: расхода промывочной жидкости на забое, частоту вращения породоразрушающего инструмента, осевую нагрузку на долото. Все параметры по гидравлическому каналу связи передаются на поверхность, где полученные данные при необходимости контролируются.
Преимуществом полезной модели является ее относительная дешевизна в связи с тем, что устройство не требует дополнительных электрических линий связи, кабелей, так как она является автономной системой. Спуск и подъем оборудования в скважину производится единой компоновкой на расчетную глубину.
Применение устройства для бурения протяженных горизонтальных скважин увеличивает функциональность, в связи с тем, что оно позволяет исключить, или минимизировать аварийные ситуации, связанные с бурением горизонтальных участков, при котором возможны осложнения, а отсутствие необходимости применения наддолотного модуля приводит к удешевлению конструкции, а также данное устройство обеспечивает дохождение бурового инструмента до проектного забоя на горизонтальных участках.
В совокупности это способствует снижению энергетических затрат, сокращению времени строительства скважины, повышению эффективности и надежности бурения, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели.