Прорабатывающий башмак промежуточной колонны
WORKING SHOE OF INTERMEDIATE COLUMN

Изобретение относится к области строительства скважин и предназначено для оборудования низа обсадной колонны с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород.
Известен башмак прорабатывающий (патент RU № 2738057, МПК Е21В 37/00, опубл. 07.12.2020, Бюл. № 34), включающий разбуриваемую мандрель с проходным каналом и винтовыми пазами, корпус с цилиндрической частью с присоединительной резьбой сверху для соединения с обсадной колонной, штифты, установленные подвижно в пазы мандрели, при этом штифты жестко установлены в нижней части корпуса, вооруженный башмак, снабженный лопастями в нижней части и боковыми промывочными отверстиями, жестко соединён снизу с мандрелью, снабженной в верхней части гидравлической насадкой, корпус в средней части снабжен радиальными отверстиями, а в верхней части - клапаном в проходном канале и гидравлической насадкой с седлом, при этом вооруженный башмак, гидравлические насадки и клапан выполнены из легкоразбуриваемого материла, а площади сечений гидравлических насадок и радиальных отверстий корпуса подобраны таким образом, чтобы при создании определенного расхода жидкости и осевой нагрузки на вооруженный башмак он создавал поступательно-вращательное движение вниз.
Недостатками этого башмака являются:
- наличие на корпусе вооруженного башмака больших лопастей, затрудняющих спуск обсадной колонны, т.к. происходит перекрытие радиального сечения скважины, в результате чего между лопастей образуется сальник из остатков проработанного шлама;
- отсутствие центрального промывочного отверстия, как следствие, в процессе спуска башмака прорабатываемый шлам не будет вымываться и будет налипать на лопасти башмака, создавая поршень, что в конечном итоге приведет к росту давления ниже обсадной колонны и разрыву слабых пластов;
- сложная конструкция и большое количество сопрягаемых деталей приводит к высоким материальным затратам при изготовлении и применении этого башмака.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является башмак прорабатывающий (патент RU № 2757839, МПК Е21В 37/00, опубл. 21.10.2021 г., бюл. № 30), включающий корпус с цилиндрической частью с присоединительной резьбой сверху для соединения с обсадной колонной, снабженный боковыми промывочными отверстиями и лопастями в нижней части. Корпус выполнен полым с нижней частью в форме конусообразного наконечника и снабжен центральным промывочным отверстием. Центральное и боковые промывочные отверстия направлены вниз, конусообразный наконечник оснащен как минимум тремя лопастями, выполненными прямыми или винтовыми и имеющими плоскую форму. Лопасти по всей поверхности равномерно оснащены плоскими твердосплавными зубками, размещенными на одном уровне с поверхностью лопасти, длина лопасти составляет 0,3-0,5 длины цилиндрической части корпуса. Башмак изготовлен из легко разбуриваемого материала и его диаметр по лопастям не превышает величину эффективного диаметра ствола скважины.
Недостатками этого башмака являются:
- при его разбуривании донная часть с лопастями падает на забой, что затрудняет дальнейшее бурение скважины, также низкая скорость разбуривания обусловлена применением дюралюминия, который представляет из себя вязкий материал, налипающий на породоразрушающие элементы;
- недолговечность этого башмака из-за низкой прочности рабочих кромок лопастей, которые при разбуривании обвалившегося абразивного шлама теряют свою форму, как следствие, значительно снижается скорость проработки, а уменьшение диаметра приведет к непрохождению обсадной колонны.
Техническими задачами предлагаемого изобретения являются создание надежной и простой конструкции прорабатывающего башмака, обеспечивающего проработку зон осыпаний и обвалов без потери описанного диаметра за счет применения твердосплавных резцов и наплавки твердосплавной крошки на лопастях, исключение крупных фрагментов при его разбуривании за счет вогнутой внутрь торцовой части, а также значительное сокращение времени разбуривания башмака за счет применения чугуна в качестве материала для изготовления.
Технические задачи решаются прорабатывающим башмаком промежуточной колонны, включающим полый корпус с цилиндрической частью с присоединительной резьбой сверху для соединения с обсадной колонной, снабженный нижним и боковыми промывочными отверстиями, и лопастями.
Новым является то, что торцевая часть башмака для ее полного разбуривания выполнена вогнутой внутрь, а направляющая часть башмака снаружи снизу выполнена радиусной, на вогнутой внутрь поверхности и радиусной направляющей поверхности выполнены пазы таким образом, что рабочие поверхности припаянных в пазах твердосплавных резцов установлены на одном уровне с рабочей боковой поверхностью лопастей, при этом рабочая боковая поверхность лопастей армирована твердосплавной крошкой, башмак изготовлен из чугуна, а наружный диаметр по лопастям на 2-5 % меньше диаметра скважины.
На фиг. 1 показан прорабатывающий башмак промежуточной колонны с продольным разрезом.
На фиг. 2 показан вид А.
Прорабатывающий башмак промежуточной колонны (на фиг. не показана) включает полый корпус 1 (фиг. 1) с цилиндрической частью 2 с присоединительной резьбой 3 сверху для соединения с промежуточной обсадной колонной (на фиг. не показана), снабженный нижним промывочным отверстием 4 и боковыми промывочными отверстиями 5 и лопастями 6. Торцевая часть 7 башмака для ее полного разбуривания выполнена вогнутой внутрь 8. Направляющая часть 9 башмака снаружи снизу выполнена радиусной. На вогнутой внутрь поверхности 8 и радиусной направляющей части 9 выполнены пазы 10 (фиг. 1, 2) таким образом, что рабочие поверхности 11 припаянных в пазах 10 твердосплавных резцов 12 установлены на одном уровне с рабочей боковой поверхностью 13 лопастей 6. Рабочая боковая поверхность 13 лопастей 6 армирована твердосплавной крошкой 14. Башмак изготовлен из чугуна, а наружный диаметр по лопастям 6 на 2-5 % меньше диаметра скважины (на фиг. не показана).
Прорабатывающий башмак промежуточной колонны работает следующим образом.
Башмак соединяют с промежуточной колонной обсадных труб (на фиг. не показана) по резьбе 3 на корпусе 1 и спускают в скважину. По достижении участков сужения или осложненных осыпаниями и обвалами мест, ограничивающих дальнейший спуск, создают осевое усилие с вращением вправо промежуточной обсадной колонны с промывкой жидкости. Благодаря тому, что рабочая боковая поверхность 13 лопастей 6 армирована твердосплавной крошкой 14, а рабочие поверхности 11 припаянных в пазах 10 твердосплавных резцов 12 установлены на одном уровне с рабочей боковой поверхностью 13 лопастей 6 при разбуривании зон осыпаний и обвалов обеспечивается проработка зон осыпаний и обвалов без потери описанного диаметра. Благодаря тому, что наружный диаметр по лопастям 6 на 2-5 % меньше диаметра скважины башмак обеспечивает прохождение промежуточной обсадной колонны в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах. После чего производят цементирование промежуточной обсадной колонны по стандартной технологии. Благодаря тому, что торцовая часть 7 башмака для ее полного разбуривания выполнена вогнутой внутрь 8, а направляющая часть 9 снаружи снизу выполнена радиусной, значительно сокращается время его разбуривания за счет исключения крупных фрагментов при его разбуривании. Благодаря тому, что сам башмак выполнен из чугуна, у которого температура плавления значительно выше, чем у дюралюминия возможно осуществить пайку твердосплавных резцов и напайку твердосплавной крошки. После разбуривания донной части башмака долотом с резцами PDC ведут дальнейшее бурение до проектного забоя.
Предлагаемый прорабатывающий башмак промежуточной колонны является надежной и простой конструкцией, обеспечивающей проработку зон осыпаний и обвалов без потери описанного диаметра за счет применения твердосплавных резцов и наплавки твердосплавной крошки на лопастях, исключения крупных фрагментов при его разбуривании за счет вогнутой внутрь торцовой части башмака, а также значительное сокращение времени разбуривания башмака за счет применения чугуна в качестве материала для изготовления.