КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

МПКЕ21В7/04 Е21В7/08
Компоновка низа бурнльной колонны
Полезная модель относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения с сохранением заданного направления наклонно направленных и горизонтальных участков ствола скважины.
При бурении наклонно направленных и горизонтальных участков скважин возникает необходимость установки различных технологических приспособлений, обеспечивающих заданную траекторию скважины и осуществления непрерывности процесса бурения.
Известно изобретение «Управляемая компоновка забойного двигателя для проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин (Патент РФ J4o 2131967, дата подачи 1997.07.17, дата публикации 1999.06.20, заявитель ОАО ППО «Буровая техника, Е21В7/08, авторы Балденко Д.Ф. и др.). В известной управляемой компоновке для проводки наклонно направленных и горизонтальных скважин, состоящей из основного забойного гидравлического двигателя - отклонителя и буфильной колонны, дополнительно введён гидравлический забойный двигатель, что позволяет осуществлять процесс бурения без перерывов, связанных с необходимостью спуска и подъёма сбрасываемого элемента.
Недостатком управляемой компоновки является отсутствие статической устойчивости бурильных труб, из-за чего колонна теряет устойчивость, нарущается вертикальное положение ствола, происходит поломка инструмента, ухудшается качество скважины, снижается эффективность бурения.
Частично этот недостаток устранён в известном изобретении «Компоновка низа бурильной колонны (а.с, № 1559085, SU, дата подачи 14.03.88г., дата публикации 23.04.90, Е21В7/04, заявитель Всесоюзный НИИ буровой техники, авторы Барский И.Л. и др.), эта компоновка является наиболее близким аналогом и взята за прототип заявленного изобретения.
Компоновка низа бурильной колонны в прототипе состоит из долота, калибратора, бурильных труб. С целью повышения статической устойчивости бурильных труб компоновка снабжена специальными двойными опорными элементами, расположенными по длине бурильных труб, причём диаметр каждого опорного элемента равен диаметру долота. Наличие специальных опорных элементов позволяет сохранить вертикальное положение компоновки низа бурильной колонны относительно забоя скважины и ствола скважины при высоких нафузках.
Недостатком прототипа является то, что он применим только к роторному способу бурения, в процессе которого врашается вся колонна бурильных труб. Этот способ исключает возможность бурения наклонно направленных и горизонтальных скважин забойным двигателем. При бурении скважин забойным двигателем отсутствует вращение колонны бурильных труб. В этом случае наличие опорных элементов на бурильной трубе с диаметром рабочих поверхностей D (см. Фиг.), который равен диаметру долота d, отрицательно сказывается на процессе очистки кольцевого пространства от выбуренной породы и делает этот процесс невозможным из-за неизбежного заклинивания (прихвата) в стволе скважины компоновки в месте расположения опорных элементов, что приводит к поломке инструмента.
Задачей настоящего изобретения является создание компоновки низа бурильной колонны, обеспечивающей эффективность бурения скважин забойным двигателем с сохранением заданного направления с повышенной статической устойчивостью бурильных труб.
Указанная задача решается тем, что в известной компоновке низа бурильной колонны для бурения скважин забойным двигателем с сохранением заданного направления наклонно направленных и горизонтальных участков ствола скважины, содержащей породоразрушающий инструмент, бурильные трубы и установленные попарно опорные центрирующие элементы, согласно полезной модели установлен основной забойный двигатель, соединённый с породоразрущающим инструментом, и дополнительный двигатель - вращатель, между основным забойным двигателем и двигателем - вращателем установлена бурильная труба с опорными центрирующими элементами, которая взаимодействует через переводник со статором двигателя - вращателя, а ротор двигателя - вращателя соединён через переводник с неподвижной колонной бурильных труб.
Компоновка низа бурильной колонны содержит долото 1, основной забойный двигатель с калибратором 2, бурильную трубу 3 с установленными на ней опорными элементами 4, дополнительный двигатель - вращатель 5 и колонну бурильных труб 6. Бурильная труба 3 одним концом имеет жёсткое соединение с корпусом основного забойного двигателя 2, а другим концом с корпусом дополнительного двигателя - вращателя 5.
Работа компоновки низа бурильной колонны осуществляется следующим образом.
Компоновка с вращающимся основным забойным двигателем и дополнительным двигателем - вращателем опускается в скважину. Начинает вращаться долото 1, соединённое с основным забойным двигателем 2 с постепенным увеличением нагрузки, создаваемой собственным весом бурильной колонны 6.
Двигатель - вращатель 5, установленный между колонной бурильных труб 6 и бурильной трубой 3 с опорными центрирующими элементами 4, вращает бурильную трубу, в то же время колонна бурильных труб остаётся неподвижной. При этом происходит калибровка стенок ствола скважины и очистка кольцевого пространства скважины. Компоновка позволяет довести до долота достаточно высокие нагрузки направленные перпендикулярно поверхности без отклоняющих усилий, так как пары опорных центрирующих элементов сохраняют устойчивое состояние колонны в процессе бурения скважины забойным двигателем. Вращение трубы с опорными центрирующими элементами исключает
заклинивание (прихвата) в стволе скважины компоновки низа бурильной колонны в месте расположения опорных центрирующих элементов. Указанные свойства и наличие основного и дополнительного забойных двигателей обеспечивают прямолинейность участков ствола скважины любого профиля с исключением возникновения заклинивания (прихвата) компоновки в зоне опорных элементов, благодаря чему повышается эффективность бурения прямых участков ствола скважины с сохранением заданного направления с повышенным диапазоном статической устойчивостью бурильной трубы.