ДОЛОТО ДЛЯ ОТБОРА КЕРНА

Полезная модель относится к области буровой техники и используется в конструкциях буровых долот применяемых при бурении скважин с отбором керна.
Бурение скважин с отбором керна, особенно на этапе окончания строительства скважины сложная, дорогостоящая и весьма ответственная часть работы особенно в глубоких горизонтах, так как зачастую диаметры скважин составляют 139 мм и менее. Породы на таких горизонтах состоят из плотных, твердых формаций, например, в кровле пласта, переходящие в пористые, водо, газо, нефтенасыщенные в продуктивных пластах, когда особенно важно получать информативный образец породы для исследования и прогнозирования перспективности месторождения.
Главным показателем работы таких долот является максимально возможный процент выноса керна, зависящий от ряда факторов /см. Приложение 1 - факторы, влияющие на вынос керна, анализ, выводы, рекомендации, ссылки на источники, расчеты/.
Известно долото /Проспект фирмы DPI (USA), год известности 1997, см. Приложение 2/, содержащее корпус с присоединительной резьбой, лопасти с установленными на них резцами и внутренними кернообразующими резцами, центральное отверстие корпуса для пропуска керна и отверстие для размещения кернорвателя, например, с цангой. Подача промывочной жидкости осуществляется через каналы расположенные на внутренней поверхности отверстия для пропуска керна, что обеспечивает хорошее охлаждение резцов, но применимо только для бурения твердых, крепких, не разрушаемых жидкостью пород.
Недостаток аналога - мягкие, средней твердости, пористые породы подвергаются активному воздействию потока промывочной жидкости, что приводит к резкому снижению процента выноса керна. Практикой установлено снижение выноса керна до 15-20 процентов на мягких породах в продуктивных пластах.
Этот недостаток устранен в долотах многих производителей, в том числе и в долотах научно-производственного предприятия «Буринтех» /Каталог «Породоразрушающий инструмент», г. Уфа, стр.26, год известности 2002, например, в буровой головке БИТ - 212,7/100В613, принятой за прототип, см. Приложение 3/. Характерным признаком этих долот является система промывки, содержащая внутренние промывочные каналы круглого сечения, обеспечивающая сохранение керна за счет уменьшения его размыва потоком промывочной жидкости.
К недостаткам прототипа можно отнести:
к
1. Невысокий коэффициент керноотбора К=0,485 и недостаточное охлаждение центральных и кернообразующих резцов при бурении средних и пропластов твердых пород, встречающихся обычно в кровле продуктивного пласта за счет того, что большая часть промывочной жидкости отведена от центральной части долота. В связи с этим возможен повышенный износ кернообразующих резцов, приводящий к увеличению диаметра керна, его заклинке в керноприемнике (кернорвателе) и соответственно к снижению процента выноса керна.
к
2. Не представляется возможным разработать долото с коэффициентом К близким к 0,6 без уменьшения проходного сечения промывочных каналов круглого сечения для обеспечения повышенного процента выноса керна (Приложение 1 п.3.2).
2
3. Из-за малого проходного сечения внутренних промывочных каналов при диаметре отверстий 12 мм, площадь составляет 113 мм, для прокачки промывочной жидкости необходимой для выноса выбуренного шлама с забоя скважины необходимо подавать жидкость под большим давлением, что приводит к размыву стенок корпуса долота и выходу его из строя.
4. Кроме того при малых проходных сечениях промывочных каналов невозможно производить промывку жидкостями с повышенной плотностью и вязкостью способствующими сохранению керна в керноприемной трубе от саморазрушения (диспергации) последнего, тем самым снижая процент выноса керна (Приложение 1. п.2.2.).
Технические задачи, стоящие перед авторами: на основании выводов и рекомендаций изложенных в Приложении 1:
1. Максимально увеличить процент выноса керна при бурении в продуктивных пластах.
2. Снизить отрицательное влияние потока промывочной жидкости на забой скважины в околокерновой зоне для исключения размыва керна до входа в керноприемное отверстие долота.
к
3. Предусмотреть возможность изготовления долота с меньшими размерами для бурения скважин на большой глубине с коэффициентом керноотбора К не менее 0,6.
4. Проработать вопрос уменьшения диспергации керна в керноприемной трубе путем применения соответствующих промывочных жидкостей.
5. Обеспечить сохранность режущей структуры долота (увеличить стойкость резцов).
6. Разработать долото для отбора керна с повышенной стойкостью корпуса во избежание его размыва.
Технический результат достигается тем, что в известном долоте для отбора керна содержащем корпус с присоединительной резьбой, внутренними промывочными каналами для прокачки промывочной жидкости, размещенными между лопастями с породоразрушающими элементами (резцами) преимущественно из поликристаллических алмазов (PDC) расположенных на лопастях корпуса со сквозным центральным отверстием для пропуска керна и размещения кернорвателя, внутренние промывочные каналы, выполнены в виде пазов, продольная ось поперечного сечения которых расположена тангенциально к оси долота, а продольное сечение внутренних каналов выполнено в виде раструба с расширением в сторону забоя скважины.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена предлагаемая конструкция долота в разрезе.
На фиг.2 - Вид А на торец долота.
На фиг.3 - Форма поперечного сечения внутренних промывочных каналов прямоугольной формы.
На фиг.4 - Форма поперечного сечения внутренних промывочных каналов сводообразной формы.
На фиг.5 - Форма поперечного сечения внутренних промывочных каналов овальной формы.
2
Заявляемое техническое решение долота для отбора керна содержит корпус 1 с присоединительной резьбой 2, лопасти 3 с установленными на них резцами 4 и внутренними кернообразующими резцами 5 оснащенными пластинами PDC, центральное отверстие 6 корпуса 1 для пропуска керна 7 и отверстие 8 для размещения кернорвателя 9 (показан условно). Между лопастями 3 в корпусе 1 выполнены внутренние промывочные каналы 10, соединяющие внутреннюю полость 11 долота с наружной поверхностью 12 корпуса 1, причем поперечное сечение (Фиг.3, Фиг.4, Фиг.5) внутренних промывочных каналов 10 для прокачки промывочной жидкости (показано стрелками на Фиг.1) выполнено прямоугольной, сводообразной или овальной формы, продольная ось 13 (Фиг.2) поперечного сечения которых расположена тангенциально к оси долота 14, а продольное сечение внутренних промывочных каналов 10 выполнено в виде раструба 15 с расширением в сторону забоя 16. При этом площадь внутреннего промывочного канала 10 составляет 180 мм, что в 1,6 раз больше чем у прототипа. Это позволяет увеличить количество промывочной жидкости, обеспечивая хорошее охлаждение резцов PDC уменьшая графитизацию алмазов, износ резцов 4 и кернообразующих резцов 5, тем самым исключая увеличение диаметра керна 7 и повышая процент его выноса при бурении пропластков твердых пород.
Увеличенное количество промывочной жидкости гарантирует надежный вынос шлама с забоя 15 скважины при бурении мягких пород продуктивного пласта.
Кроме того выполнение внутренних промывочных каналов 10 в виде раструба 14 с расширением в сторону забоя 16 кратно снижает агрессивность струи (потока) промывочной жидкости на прикерновую зону забоя, предотвращая размыв керна до входа в кернорватель, повышая процент выноса керна.
Устройство работает следующим образом. Поток промывочной жидкости проходит через промывочные каналы 10, поступает на выход из корпуса 1 и охлаждает резцы центральной части корпуса. Благодаря тому, что поперечное сечение внутренних промывочных каналов 10 для прокачки промывочной жидкости выполнено прямоугольной, сводообразной или овальной формы, а продольная ось 13 поперечного сечения пазов расположена тангенциально к оси долота 14, при этом продольное сечение внутренних промывочных каналов 10 выполнено в виде раструба 15 с расширением в сторону забоя 16, количество промывочной жидкости увеличивается, обеспечивая хорошее охлаждение резцов PDC, уменьшая графитизацию алмазов, исключает (уменьшает) износ резцов 4 и кернообразующих резцов 5, тем самым исключая увеличение диаметра керна 7 и повышая процент его выноса при бурении твердых пород. Увеличенное количество промывочной жидкости гарантирует надежный вынос шлама с забоя 16 скважины при бурении мягких пород продуктивного пласта. Кроме того выполнение внутренних промывочных каналов 10 в виде раструба 15 с расширением в сторону забоя 16 кратно снижает агрессивность струи (потока) промывочной жидкости на прикерновую зону забоя, предотвращая размыв керна до входа в кернорватель, повышая процент выноса керна.
Таким образом, новая совокупность существенных признаков заявленного решения позволила решить поставленные задачи, а именно:
- обеспечить сохранность режущей структуры долота (увеличить стойкость резцов);
- уменьшить диспергацию керна в керноприемной трубе путем применения соответствующих промывочных жидкостей;
к
- обеспечить возможность изготовления долота с меньшими размерами для бурения скважин на большой глубине с коэффициентом керноотбора К близким к 0,6;
- снизить отрицательное влияние потока промывочной жидкости на забой скважины в околокерновой зоне для исключения размыва керна до входа в керноприемное отверстие долота;
- максимально увеличить процент выноса керна при бурении в продуктивных пластах.