Устройство для бурения на обсадной колонне
CASING STRING DRILLING DEVICE

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при выполнении буровых работ, в частности для бурения скважин на обсадной колонне.
Известен овершот (патент RU № 149992, МПК Е21В 31/18, опубл. 27.01.2015 г., Бюл. № 3), содержащий полый корпус, соединенный с переводником для присоединения по резьбе с колонной труб, внутри корпуса с возможностью осевого перемещения установлена сквозная цанга, выполненная в виде пружинящей разрезной втулки с наружным конусом, взаимодействующим с внутренним конусом, выполненным со стороны нижнего торца корпуса, на рабочей поверхности цанги выполнены зубья, контактирующие с наружной поверхностью тела ловимой трубы, с нижнего торца корпуса выполнен дополнительный конус, для захода трубы. Осевое перемещение цанги ограничено стопорным кольцом, установленным на внешней поверхности цанги и входящем в широкую кольцевую проточку, выполненную в корпусе, а верхний торец стопорного кольца и упорная поверхность широкой кольцевой проточки выполнены конусными, причем выше установки цанги выполнена узкая кольцевая проточка для фиксации цанги при освобождении от трубы.
Недостатки устройства:
- невозможность удерживать крутящий момент, возникающий как при бурении верхним силовым приводом, так и при применении забойного двигателя;
- уплотнение по торцу трубы будет разрушаться при осевой нагрузке сверху вниз при бурении на обсадных трубах;
- цанговый захват повреждает наружную часть тонкостенной обсадной трубы, что в свою очередь локально снижает прочностные характеристики самой трубы;
- отсутствие возможности захвата обсадной трубы непосредственно за муфтовую часть.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является герметизирующее устройство для бурения на обсадной колонне (патент RU № 2773187, МПК Е21В 33/02, Е21В 23/02, Е21В 31/18, опубл. 31.05.2022 г., Бюл. № 16), включающее полый цилиндрический корпус со сквозным верхним переводником, имеющим внутреннюю резьбу для соединения с верхним силовым приводом буровой установки. Корпус снаружи оснащен как минимум тремя симметрично расположенными на поверхности корпуса проушинами, на оси которых установлены подпружиненные пружинами поджимные лапы, внутри корпуса в нижней части выполнен радиальный уступ с конусным исполнением в нижней части и прямой площадкой сверху, нижняя часть верхнего переводника с внутренней стороны выполнена в виде прямого уступа, на который установлена упорная шайба, а с внешней стороны нижней части верхнего переводника по всему диаметру выполнен радиальный выступ, при этом между верхним переводником и корпусом устройства установлена резиновая манжета, выполненная с характерной впадиной сверху, совпадающей с радиальным выступом, выполненным на верхнем переводнике.
Недостатки устройства:
- невозможность удерживать крутящий момент, возникающий как при бурении верхним силовым приводом, так и при применении забойного двигателя;
- узел удержания веса колонны обсадных труб, состоящий из подпружиненных поджимных лап, установленных в проушинах на осях не предназначен для расхаживания, извлечения с проворотом прихваченных компоновок;
- нестандартная, сложная конфигурация уплотнительной манжеты и, как следствие, высокие материальные затраты на ее изготовление;
- большие габариты устройства приведут к контакту проушин с штропами элеватора и, как следствие возможно их повреждение.
Техническими задачами являются создание устройства, позволяющего передавать крутящий момент как при вращении верхним силовым приводом, так и удерживать крутящий момент при бурении забойным двигателем, простого в изготовлении за счет применения стандартных уплотнительных манжет, позволяющего расхаживать и выкручивать прихваченные компоновки за счет применения для спуска и подъема стандартного элеватора.
Технические задачи решаются устройством для бурения на обсадной колонне, включающим полый цилиндрический корпус с верхним переводником, имеющим внутреннюю резьбу для соединения с верхним силовым приводом буровой установки, уплотнительную манжету.
Новым является то, что корпус снаружи оснащен продольными пазами в которые установлены подпружиненные в рабочем положении плашки с зубками с возможностью ограниченного поворота на осях и заклинивания во внутренней стенке обсадной трубы для передачи крутящего момента при вращении верхнего силового привода вправо, при этом уплотнительные манжеты в количестве не менее двух установлены в проточках верхнего переводника, который в верхней части снабжен кольцевым выступом с проточкой снизу под верхний торец направляющей воронки, размещаемой внутри муфты обсадной трубы.
На фиг.1 показан общий вид устройства для бурения на обсадной колонне в рабочем положении.
На фиг. 2 показано сечение А-А.
Устройство для бурения на обсадной колонне включает полый цилиндрический корпус 1 (фиг. 1) с верхним переводником 2, имеющим внутреннюю резьбу 3 для соединения с верхним силовым приводом буровой установки 4, уплотнительные манжеты 5. Корпус 1 устройства снаружи оснащен продольными пазами 6 (фиг. 1 и 2), в которые установлены подпружиненные пружинами 7 (фиг. 2) в рабочем положении плашки 8 (фиг. 2), с фрезерованными зубками 9 (фиг. 1 и 2), имеющими возможность ограниченного поворота на осях 10 (фиг. 2), и заклинивания во внутренней стенке обсадной трубы 11 для передачи крутящего момента при вращении верхнего силового привода 4 (фиг. 1), вправо. Уплотнительные манжеты 5 в количестве не менее двух установлены в проточках 12 верхнего переводника 2. Верхний переводник 2 в верхней части снабжен кольцевым выступом 13 с проточкой 14 снизу под верхний торец 15 направляющей воронки 16 размещаемой внутри муфты 17 обсадной трубы 11.
Устройство работает в следующем порядке.
В собранном виде устройство посредством внутренней резьбы 3 (фиг. 1), верхнего переводника 2 навинчивается на ниппельный конец верхнего силового привода буровой установки 4. С помощью элеватора 18 закрепленного на штропах 19 верхнего силового привода 4 буровой установки с мостков (на фиг. 1, 2 не показано) захватывается за муфту очередная обсадная труба 11, в ее муфту устанавливается воронка 16 и поднимается на высоту трубы над столом ротора, далее производится свинчивание поднятой обсадной трубы 11 с колонной труб, уже спущенных в скважину по традиционной технологии (на фиг. не показаны). После наворота обсадной трубы на колонну верхний силовой привод 4 буровой установки, не высвобождая трубу от элеватора 18 плавно подается вниз до упора кольцевого выступа 13 в торец муфты 17. При этом верхний переводник 2 с уплотнительными манжетами 5 благодаря воронке 16 беспрепятственно заходят во внутреннюю часть обсадной трубы 11, не задираясь на резьбе муфты 20, не повреждая резьбу муфты 20 и герметично перекрывают пространство ниже устройства, а плашки 8, подпружиненные пружинами 7 (фиг. 2), прижимаются к стенкам обсадной трубы 11. Далее запускается буровой насос, буровой раствор прокачивается через полый цилиндрический корпус 1 (фиг. 2), создается нагрузка на торец обсадной трубы 11 через кольцевой выступ 13 и начинается процесс бурения. Бурение можно производить компоновкой - долото, расширитель, забойный двигатель, с последующим отсоединением компоновки по окончании бурения и извлечением ее через обсадную колонну с помощью известного разъединительного устройства. В этом случае устройство для бурения на обсадной колонне герметизирует внутреннее пространство обсадной трубы 11 при прокачке бурового раствора уплотнительными манжетами 5, установленными в проточках 12 верхнего переводника 2, а плашки 8, врезаясь в тело трубы фрезерованными зубками 9 (фиг. 1 и 2), предотвращают проворот обсадной трубы от реактивного момента, создаваемого забойным двигателем при бурении. По окончании бурения на длину одной трубы, при вращении верхнего силового привода 4 (фиг. 1), влево, плашки 8 установленные на осях 10 (фиг. 2), в продольных пазах 6 корпуса 1, сжимают пружины 7 и происходит освобождение устройства от обсадной колонны.
Также бурить на обсадной колонне можно передавая крутящий момент на обсадную трубу непосредственно с помощью устройства через верхний силовой привод 4 (фиг. 1). В этом случае устройство для бурения на обсадной колонне также герметизирует внутреннее пространство обсадной трубы 11 при прокачке бурового раствора уплотнительными манжетами 5, а плашки 8 передают крутящий момент от верхнего силового привода 4 на обсадную колонну. После того как пробурили скважину на длину одной трубы, колонна устанавливается на клинья в ротор буровой установки. Устройство для бурения на обсадной колонне извлекается из обсадной трубы 11, с мостков буровой установки берется следующая труба и операция повторяется заново.
Предлагаемое устройство позволяет передавать крутящий момент как при вращении верхним силовым приводом, так и удерживать крутящий момент при бурении забойным двигателем, простое в изготовлении за счет применения стандартных уплотнительных манжет, позволяющее расхаживать и выкручивать прихваченные компоновки за счет применения для спуска и подъема стандартный элеватор.