RU2405099C2 - Drilling device and borehole sinking method - Google Patents
Drilling device and borehole sinking method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2405099C2 RU2405099C2 RU2008136717/03A RU2008136717A RU2405099C2 RU 2405099 C2 RU2405099 C2 RU 2405099C2 RU 2008136717/03 A RU2008136717/03 A RU 2008136717/03A RU 2008136717 A RU2008136717 A RU 2008136717A RU 2405099 C2 RU2405099 C2 RU 2405099C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- drill
- drilling device
- drill collar
- bha
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам и способам, применимым к бурению боковых столов в зоне пласта, окружающей основной ствол скважины.The invention relates to devices and methods applicable to the drilling of side tables in the formation zone surrounding the main wellbore.
Многоствольные скважины (совокупность малых стволов, исходящих от основного ствола скважины) известны в практике бурения в последние годы и применялись на многих месторождениях. Главным стимулом для такой технологии является желание улучшить контакт с коллектором при минимизации общей стоимости бурильных работ. Также продвижение этой технологии может мотивировано ограниченными размерами опорной плиты в случае бурения с морских платформ. В большинстве случаев бурение многоствольных скважин требует сложных работ с множеством спуско-подъемных операций, что увеличивает время бурения. Заканчивание многоствольных операций также является сложной операцией, поскольку места соединения вторичных стволов к основной скважине определяют качество боковых скважин и методы контроля добычи.Multilateral wells (a collection of small shafts emanating from the main wellbore) are known in drilling practice in recent years and have been used in many fields. The main incentive for this technology is the desire to improve contact with the reservoir while minimizing the total cost of drilling. Also, the advancement of this technology may be motivated by the limited size of the base plate in the case of drilling from offshore platforms. In most cases, the drilling of multilateral wells requires complex work with many tripping operations, which increases the drilling time. The completion of multilateral operations is also a difficult operation, since the junctions of the secondary shafts to the main well determine the quality of side wells and production control methods.
В последнее время были разработаны техники бурения малых боковых скважин с меньшими потерями времени и меньшей поддержкой с буровой вышки. Для бурения боковых скважин были предложены системы бурения, работающие через вспомогательный кабель. На основе этих подходов можно пробурить боковой ствол без буровой колонны или койлтюбинга как средством связи с поверхностью. Примеры такой технологии бурения приведены в патенте ЕР 1559864, и патентных заявках WO 2004072437 и WO 2004011766. Инструмент для бурения боковых стволов также применяется для бурения протяженных отверстий перфорации (обычно с длиной до 1 метра и диаметром в несколько сантиметров).Recently, small side well drilling techniques have been developed with less time loss and less support from the rig. For side-hole drilling, drilling systems using an auxiliary cable have been proposed. Based on these approaches, it is possible to drill a sidetrack without a drill string or coiled tubing as a means of communication with the surface. Examples of such drilling technology are given in patent EP 1559864, and patent applications WO 2004072437 and WO 2004011766. A tool for drilling sidetracks is also used for drilling long perforation holes (usually with a length of up to 1 meter and a diameter of several centimeters).
Одним примером существующей системы является инструмент SCORE 100 от компании Corpro Systems Ltd, который работает от основной компоновки низа буровой колонны (КНБК). Основная КНБК включает модифицированный вариант утяжеленной бурильной трубы (УБТ), в которую включен встроенный отклонитель (отклоняющий клин). Когда модифицированная УБТ достигает нужной глубины в основном стволе, то КНБК малого диаметра опускают на вспомогательном кабеле внутрь основной бурильной колонны. Эта малая КНБК имеет керноотборник и небольшой бурильный двигатель, который приводит во вращение этот пробоотборник, якорь, толкательную систему для обеспечения продольного движения (основные параметры - механическая скорость проходки (МСП) и весна-бур (ВНБ)), а также надувной пакер для того, чтобы направить поток в малый гидравлический двигатель. Приведенная система может зафиксировать себя внутри УБТ и продвигаться вперед с использованием подъемника, который создает ВНБ. Насосы на поверхности создают поток бурильного раствора, который приводит в движение малый двигатель и очищает малый боковой ствол. В начале осевого перемещения конец малой КНБК выталкивают за пределы основной КНБК с использованием встроенного отклонителя, и затем бур входит в необсаженный ствол и в породу пласта. Ось бокового ствола обычно отклоняется от оси основной скважины на 3-6 градусов. Такая система способна бурить малые отверстия длиной до 100 футов (30 метров). Обычно такую систему применяют для получения кернов. Вспомогательный кабель и инструмент обеспечивает подземное управление процессом, особенно в части регулирования МСП и ВНБ. Кабель также контролирует якорение системы на трубе для обеспечения медленного продвижения вдоль по трубе. Когда операция бурения бокового ствола или отбора керна бывает завершена, то малую КНБК поднимают на поверхность с использованием кабеля. Обычно отверстие в УБТ запечатано алюминиевым шаром, который можно легко просверлить с использованием малой КНБК. Патент ЕР 1247936 характеризует остальные детали этой технологии.One example of an existing system is the SCORE 100 tool from Corpro Systems Ltd, which operates from the core assembly of the bottom of the drill string (BHA). The main BHA includes a modified version of the drill collar (UBT), which includes an integrated deflector (deflecting wedge). When the modified drill collar reaches the desired depth in the main trunk, the BHA of small diameter is lowered on the auxiliary cable inside the main drill string. This small BHA has a core sampler and a small drilling engine that drives this sampler, an anchor, a pusher system to provide longitudinal movement (the main parameters are the mechanical penetration speed (MSP) and spring-drill (VNB)), as well as an inflatable packer to direct the flow to the small hydraulic motor. The given system can fix itself inside the drill collar and move forward using the lift, which creates the WNB. Surface pumps create a mud stream that drives the small engine and cleans the small sidetrack. At the beginning of the axial displacement, the end of the small BHA is pushed out of the main BHA using the built-in diverter, and then the drill enters the open hole and into the formation rock. The axis of the sidetrack usually deviates from the axis of the main well by 3-6 degrees. Such a system is capable of drilling small holes up to 100 feet (30 meters) long. Typically, such a system is used to obtain cores. Auxiliary cable and tools provide underground process control, especially regarding regulation of SMEs and VNB. The cable also controls the anchoring of the system on the pipe to allow slow movement along the pipe. When a sidetracking or coring operation is completed, the small BHA is raised to the surface using a cable. Typically, the hole in the drill collar is sealed with an aluminum ball, which can be easily drilled using a small BHA. Patent EP 1247936 describes the remaining details of this technology.
Целью данного изобретения является создание способа, который может быть использован для эффективного бурения боковых стволов, позволяя при этом обойтись без существенных перерывов в работе буровой на размещение малой КНБК.The aim of this invention is to provide a method that can be used for efficient drilling of sidetracks, while avoiding significant interruptions in the work of the rig to accommodate a small BHA.
Для достижения указанной цели предложено использовать бурильное устройство, содержащее утяжеленную бурильную трубу (УБТ), выполняющую функцию несущей части основной компоновки для бурения и имеющую на одной стороне окно, открытое наружу, вторичную компоновку для бурения, включающую бурильную колонну одним концом подсоединенную к УБТ, забойный бурильный двигатель, установленный на бурильной колонне, буровое долото, размещенное на другом конце бурильной колонны и работающее от забойного бурового двигателя, при этом вторичная бурильная компоновка помещена внутрь УБТ с возможностью перемещения между первым положением, когда буровое долото остается в пределах окна, и вторым положением, когда буровое долото выходит вбок из окна, существующего в стене УБТ. Предпочтительно устройство содержит вторичную бурильную компоновку, содержащую поршень, установленный с возможностью перемещения по УБТ, с бурильной трубой, подсоединенной к одному концу поршня и размещенной внутри УБТ, при этом при движении между первым и вторым положением поршень перемещается внутри УБТ. Указанное окно предпочтительно имеет наклонную нижнюю часть, плавно выходящую на внешнюю поверхность УБТ. Обычно окно соотносится с режущей кромкой бурильного инструмента, который подсоединен к УБТ таким образом, что ориентация рабочей кромки в нужном направлении служит для соответствующей ориентации окна. УБТ может содержать скользящую крышку, которая установлена с возможностью перемещения между первым положением, когда окно закрыто, и вторым положением, когда окно открыто. Устройство может дополнительно содержать систему втягивания компоновки, выполненную с возможностью перемещения вторичной компоновки из второго положения в первое положение. Указанное окно предпочтительно содержит перемещающееся уплотнение, предназначенное для прохождения бурильной колонны при перемещении вторичной бурильной компоновки во второе положение. Кроме того, устройство преимущественно дополнительно содержит передаточный вал, проходящий внутри бурильной колонны и соединяющий буровое долото с бурильным двигателем. Обычно указанное буровое долото содержит шпиндельный узел, выполняющий функцию соединителя между буровым долотом и передаточным валом. При этом указанный шпиндельный узел может содержать криволинейный переводник, а также измерительные устройства. Обычно поршень содержит выпускной клапан, позволяющий жидкости проходить по УБТ без перемещения поршня. При этом бурильный двигатель может содержать регулятор, предназначенный для управления открытием обходного канала с учетом выбранной скорости вращения двигателя. Преимущественно бурильный двигатель дополнительно оборудован сиреной, соединенной с поршнем и ротором, установленным вместе со статором и соединенным с буровым долотом. Ротор может быть соединен с буровым долотом посредством торсионной пружины. Бурильное устройство может дополнительно содержать средства перевода ротора в открытое положение относительно статора, причем обычно указанные средства представляют собой магниты, установленные на роторе и статоре. Бурильное устройство может также дополнительно содержать детектор давления, предназначенный для регистрации импульсов давления, возникающих при работе сирены и создания сигнала, а также управляющую систему для управления по этим сигналам вторичной компоновки для бурения. Указанный поршень может дополнительно содержать обходной канал, который позволяет жидкости протекать по УБТ без воздействия на поршень. Бурильное устройство также может дополнительно содержать средства настройки углового взаимного положения ротора и статора в процессе перемещения вторичной компоновки для бурения ко второму положению. Указанные средства настройки обычно представляют собой паз на стенке УБТ, представляющей собой управляющую поверхность, причем паз выполнен с возможностью перемещения пальца ротора по мере перемещения вторичной компоновки для бурения. Кроме всего прочего, УБТ может содержать зажимное устройство, которое при присоединении вторичной компоновки к УБТ обеспечивает перемещение вперед вторичной компоновки при движении УБТ, а отсоединение зажимного устройства обеспечивает свободное независимое движение первичной и вторичной компоновки при бурения. Обычно зажимное устройство содержит поворотные эксцентрики, воздействующие на вторичную компоновку для бурения. Бурильное устройство также может дополнительно содержать средство, препятствующее моменту вращения, создаваемому при работу вторичной компоновки для бурения. В качестве указанного средства могут быть использованы удлиненный палец, установленный с возможностью выхода из бурильной колонны и вхождения в соответствующий паз на УБТ, и/или удлинительную секцию, установленную над бурильным двигателем, причем на этой секции помещен удлиненный палец, установленный с возможностью выхода из бурильной колонны и вхождения в соответствующий паз на УБТ, и/или бурильную колонну с некруглым сечением, установленную с возможностью перемещения по уплотнению соответствующей формы. Бурильное устройство может быть дополнительно оборудовано точкой подсоединения вторичной компоновке для бурения приспособления для крепления извлекающего троса, выполненного с возможностью перемещения вторичной компоновки из второго положения в первое положение, а также оно может содержать вторичный обходной канал для поршня и набор клапанов, позволяющий направить поток в УБТ с обратной стороны поршня и перемещать вторичную компоновку из второго положения в первое положение. Кроме того, оно может дополнительно содержать механизм управления, который при включении выводит вторичную компоновку из окна в УБТ. Вторичная компоновка для бурения преимущественно соединена с УБТ посредством шарнирного соединения. Бурильная колонна может быть выполнена гибкой. Вторичная компоновка для бурения может содержать самоходную каретку, размещенную в УБТ, при этом бурильная колонна одним концом подсоединена к самоходной каретке с обеспечением возможности прохождения колонны внутри УБТ, а при переходе компоновки из первой позиции во вторую позицию происходит активация каретки внутри УБТ. Первичная компоновка для бурения может быть собрана с возможностью выполнения окна в обсаженной скважине для выдвижения вторичной компоновки для бурения.To achieve this goal, it is proposed to use a drilling device containing a weighted drill pipe (UBT), performing the function of the supporting part of the main assembly for drilling and having on one side a window open outward, a secondary assembly for drilling, including a drill string connected at one end to the UBT, downhole a drill motor mounted on a drill string, a drill bit located at the other end of the drill string and powered by a downhole drill motor, with the secondary drill the arrangement is placed inside the drill collar with the possibility of moving between the first position when the drill bit remains within the window and the second position when the drill bit exits sideways from the window existing in the drill collar wall. Preferably, the device comprises a secondary drill assembly comprising a piston mounted to move along the drill collar, with a drill pipe connected to one end of the piston and placed inside the drill collar, while moving between the first and second positions, the piston moves inside the drill collar. The specified window preferably has an inclined lower part, smoothly extending to the outer surface of the drill collar. Typically, a window is associated with a cutting edge of a drilling tool that is connected to the drill collar in such a way that the orientation of the working edge in the desired direction serves to suit the orientation of the window. The UBT may comprise a sliding cover that is movably mounted between a first position when the window is closed and a second position when the window is open. The device may further comprise an arrangement retraction system configured to move the secondary arrangement from a second position to a first position. The specified window preferably contains a moving seal, designed to pass the drill string when moving the secondary drilling composition in the second position. In addition, the device preferably further comprises a transmission shaft extending inside the drill string and connecting the drill bit to the drill motor. Typically, said drill bit comprises a spindle assembly that acts as a connector between the drill bit and the transmission shaft. Moreover, the specified spindle unit may contain a curved sub, as well as measuring devices. Typically, the piston comprises an exhaust valve that allows fluid to flow through the collar without moving the piston. In this case, the drilling engine may include a controller designed to control the opening of the bypass channel, taking into account the selected engine speed. Advantageously, the drill motor is additionally equipped with a siren connected to a piston and rotor mounted together with a stator and connected to a drill bit. The rotor can be connected to the drill bit by means of a torsion spring. The boring device may further comprise means for translating the rotor into an open position relative to the stator, and typically these means are magnets mounted on the rotor and stator. The drilling device may also further comprise a pressure detector for detecting pressure pulses arising from the operation of the siren and generating a signal, as well as a control system for controlling these secondary signals for drilling. The specified piston may additionally contain a bypass channel, which allows fluid to flow through the UBT without affecting the piston. The drilling device may also further comprise means for adjusting the angular relative position of the rotor and the stator during the movement of the secondary drilling assembly to the second position. Said tuning means are usually a groove on a wall of a drill collar representing a control surface, the groove being adapted to move the rotor finger as the secondary assembly for drilling moves. In addition, the drill collar may include a clamping device, which, when the secondary layout is connected to the drill collar, allows the secondary layout to move forward when the drill collar moves, and detaching the clamping device allows free independent movement of the primary and secondary layout when drilling. Typically, the clamping device comprises rotary clowns acting on the secondary assembly for drilling. The drilling device may also further comprise a means preventing the moment of rotation created during operation of the secondary drilling assembly. As the indicated means, an elongated finger installed with the possibility of exiting the drill string and entering the corresponding groove on the drill collar and / or an extension section mounted above the drilling engine can be used, and an elongated finger installed with the possibility of exiting the drill is placed on this section columns and entries into the corresponding groove on the drill collar, and / or a drill string with a non-circular cross section, installed with the possibility of movement along the seal of the corresponding shape. The boring device can be additionally equipped with a connection point for the secondary layout for drilling the device for attaching the extracting cable, made with the possibility of moving the secondary layout from the second position to the first position, and it may also contain a secondary bypass channel for the piston and a set of valves that allow directing the flow to the drill collar on the back of the piston and move the secondary layout from the second position to the first position. In addition, it may additionally contain a control mechanism that, when turned on, displays a secondary layout from a window in the drill collar. The secondary drilling arrangement is advantageously coupled to the drill collar through articulation. The drill string may be flexible. The secondary arrangement for drilling may include a self-propelled carriage located in the drill collar, while the drill string is connected to the self-propelled carriage at one end to allow the column to pass inside the drill collar, and when the layout moves from the first position to the second position, the carriage inside the drill collar is activated. The primary layout for drilling can be assembled with the possibility of making a window in a cased well to extend the secondary layout for drilling.
Для достижения указанной цели предложено использовать способ бурения ствола с использованием бурильного устройство по любому из вышеприведенных вариантов реализации в процессе которого осуществляют бурение основного ствола скважины, размещение бурильного устройства на заданной глубине в основном стволе, открытие вторичной компоновки, причем буровое долото уходит из первой позиции и углубляется в пласт, окружающий основной ствол и пробуривает вторичный боковой ствол с последующим возвратом вторичной компоновки во второе положение. Обычно основную компоновку для бурения используют для бурения основного ствола. Чаще всего УБТ продвигают вниз, и при этом вторичная компоновка продолжает бурение пласта. Обычно при реализации способа осуществляют попеременно углубляющие и возвратные движения УБТ на короткие расстояния в основном стволе, осуществляя при этом бурение с использованием вторичной компоновки для бурения. Предпочтительно основную скважину укрепляют обсаженной обсадной трубой с последующим созданием отверстия в обсадной трубе с использованием основной компоновки перед введением в действие вторичной компоновки, применяемой для бурения пласта через созданное отверстие в обсадной трубе. Обычно вторичную компоновку используют для бурения боковых стволов S-образной формы или для бурения боковых стволов спиральной формы.To achieve this goal, it is proposed to use the method of drilling a well using a drilling device according to any of the above embodiments, during which the main well is drilled, the drilling device is placed at a given depth in the main well, the secondary layout is opened, and the drill bit leaves the first position and deepens into the reservoir surrounding the main trunk and drills the secondary sidetrack with the subsequent return of the secondary layout to the second position. Typically, the main drilling arrangement is used to drill the main trunk. Most often, UBTs are pushed down, while the secondary layout continues to drill the formation. Typically, when implementing the method, the drill collars are alternately deepened and returned for short distances in the main shaft, while drilling using a secondary drilling arrangement. Preferably, the main well is reinforced with a cased casing followed by a hole in the casing using the main assembly before the secondary arrangement used to drill the formation through the created hole in the casing is put into operation. Typically, the secondary arrangement is used to drill S-shaped sidetracks or to drill spiral sidetracks.
Данное изобретение раскрывает бурильное устройство, состоящее из утяжеленной бурильной трубы, являющейся частью первичной бурильной сборки и имеющей на одной стороне трубы открытый наружу паз, вторичной компоновки для бурения, которая состоит из бурильной колонны, подсоединенной с одного конца к УБТ, забойного двигателя на бурильной колонне, бурового долота на другом конце бурильной колонны, приводимого в движение забойным двигателем, при этом вторичная компоновка для бурения закреплена на бурильной колонне таким образом, что она может перемещаться между первой позицией, когда буровое долото остается внутри паза, и второй позицией, когда буровое долото выходит из паза, имеющегося на одной стороне УБТ.This invention discloses a drilling device consisting of a weighted drill pipe, which is part of the primary drill assembly and having a groove open on one side of the pipe, a secondary drilling arrangement, which consists of a drill string connected at one end to a drill collar, a downhole motor on a drill string , the drill bit at the other end of the drill string, driven by the downhole motor, with the secondary arrangement for drilling mounted on the drill string so that it can t move between the first position when the drill bit remains inside the groove and the second position when the drill bit leaves the groove on one side of the drill collar.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения вторичная компоновка для бурения включает поршень, который скользит внутри УБТ, бурильную колонну, подсоединенную к одному концу поршня и проходящую внутри УБТ, так что при движении поршня между первой и второй позицией этот поршень задвигается внутри УБТ.In one preferred embodiment of the invention, the secondary drilling arrangement includes a piston that slides inside the drill collar, a drill string connected to one end of the piston and extending inside the drill collar, so that when the piston moves between the first and second positions, this piston slides inside the drill collar.
Предпочтительно, паз имеет скошенный участок, который постепенно выходит на внешнюю поверхность УБТ. Положение паза увязывают с угловой ориентации бурильного инструмента, соединенного с УБТ, так что угловая ориентация бурильного инструмента в нужном направлении позволяет дать правильную ориентацию паза, в котором размещена малая компоновка. УБТ может иметь подвижную шторку (крышку), которая закрывает паз в первом положении системы и открывает паз во втором положении. Паз может также иметь подвижный уплотнительный элемент, через которую бурильная колонна проходит, когда малая забойная компоновка перемещается во второе положение.Preferably, the groove has a beveled portion that gradually extends to the outer surface of the drill collar. The position of the groove is aligned with the angular orientation of the drilling tool connected to the drill collar, so that the angular orientation of the drilling tool in the desired direction allows you to give the correct orientation of the groove in which the small layout is located. The drill collar may have a movable shutter (cover) that closes the groove in the first position of the system and opens the groove in the second position. The groove may also have a movable sealing element through which the drill string passes when the small bottomhole assembly moves to the second position.
Устройство может также иметь систему отвода вторичной компоновки из второй в первую позицию. Предпочтительно, указанная система имеет передаточный вал (вал трансмиссии), который проходит через бурильную колонну и соединяет забойный мотор с буровым долотом. Буровое долото при этом имеет шпиндельный узел, возможно, криволинейный переводник, и устройство сочленения между буровым долотом и передаточным валом. В шпиндельный узел могут быть помещены измерительные приборы, например датчики для проведения каротажа во время бурения (LWD) или измерения во время бурения (MWD).The device may also have a system for diverting the secondary layout from the second to the first position. Preferably, said system has a transmission shaft (transmission shaft) that passes through the drill string and connects the downhole motor to the drill bit. The drill bit in this case has a spindle unit, possibly a curved sub, and an articulation device between the drill bit and the transmission shaft. Measuring instruments, such as sensors for logging while drilling (LWD) or measurements while drilling (MWD), can be placed in the spindle assembly.
Поршень, кроме того, имеет выпускной клапан, чтобы иметь возможность пропускать рабочую жидкость по УБТ, не приводя в движение поршень.The piston, in addition, has an exhaust valve to be able to pass the working fluid through the drill collar without driving the piston.
Забойный двигатель может иметь регулятор, который контролирует открытие обходного канала согласно выбранной скорости двигателя. В частности, предпочтительно, чтобы двигатель был оборудован «сиреной», которая имеет статор, связанный с поршнем, и парный ему ротор, соединенный с бурильным долотом. В данном случае, ротор может быть соединен с бурильным долотом через пружину кручения (торсионную пружину). Предпочтительно также обеспечить средства, например, магниты, для удержания ротора относительно статора в открытом положении.The downhole motor may have a regulator that controls the opening of the bypass channel according to the selected motor speed. In particular, it is preferable that the engine be equipped with a “siren” that has a stator connected to the piston and a twin rotor connected to the drill bit. In this case, the rotor can be connected to the drill bit through a torsion spring (torsion spring). It is also preferable to provide means, for example magnets, for holding the rotor relative to the stator in the open position.
Для регистрации импульсов давления (созданных работой гидравлической сирены) устанавливают детектор давления (а также для создания сигнала) и соответствующую систему управления для направления работы вторичной бурильной системы с использованием гидравлического сигнала.To register pressure pulses (created by the operation of a hydraulic siren), a pressure detector is installed (as well as to create a signal) and an appropriate control system for directing the operation of the secondary drilling system using a hydraulic signal.
Предпочтительно, поршень имеет обходной путь, и в этом варианте бурильный раствор обходит УБТ и не вызывает смещение поршня.Preferably, the piston has a detour, and in this embodiment, the drilling fluid bypasses the drill collar and does not cause displacement of the piston.
В одном варианте осуществления изобретения используют средства для настройки углового положения ротора и статора по мере того, как вторичную компоновку продвигают ко второй позиции внутри УБТ. Такие средства могут быть представлены пазом в теле УБТ, который задает криволинейную поверхность, по которой скользит ротор с направляющим пальцем по размерам паза; это обеспечивает нужное перемещение вторичной компоновки для бурения.In one embodiment of the invention, means are used to adjust the angular position of the rotor and stator as the secondary arrangement is advanced to a second position within the drill collar. Such tools can be represented by a groove in the body of the UBT, which defines a curved surface along which the rotor slides with a guide finger along the dimensions of the groove; this provides the necessary movement of the secondary layout for drilling.
На УБТ может присутствовать управляемый зажимный механизм, так что срабатывание механизма на зажим обеспечивает совместное движение УБТ и вторичной компоновки для бурения, а освобождение этого зажима позволяет совершать независимое продвижение первичной и вторичной (малой) компоновки для бурения. В одном варианте осуществления, зажимной механизм представлен парой эксцентриковых тел, соединенных со вторичной компоновкой для бурения.A controlled clamping mechanism may be present on the drill collar, so that the actuation of the clamp mechanism ensures the joint movement of the drill collar and the secondary layout for drilling, and the release of this clamp allows independent advancement of the primary and secondary (small) layout for drilling. In one embodiment, the clamping mechanism is a pair of eccentric bodies connected to a secondary drilling assembly.
Также полезно обеспечить средства для компенсации того момента вращения, который порождает работа вторичной компоновки для бурения. Такое устройство может состоять из следующих элементов: удлиненный палец на бурильной колонне, который входит в соответствующий паз на УБТ; или это достигается через использование бурильной колонны с некруглым сечением; такая колонна проходит через соответственно оформленное уплотнение.It is also useful to provide means to compensate for the moment of rotation that causes the secondary assembly to drill. Such a device may consist of the following elements: an elongated finger on the drill string, which is included in the corresponding groove on the drill collar; or this is achieved through the use of a drill string with a non-circular cross section; such a column passes through a suitably designed seal.
Вторичная компоновка для бурения может иметь точку подсоединения для направляющего троса для того, чтобы передвинуть вторичную компоновку для бурения из второй позиции в первую позицию.The secondary drilling arrangement may have a connection point for the guide wire in order to move the secondary drilling arrangement from the second position to the first position.
Обходной канал для вторичного поршня и устройство клапана обеспечивает прямой поток жидкости в бурильную колонну под нижнюю часть поршня, чтобы переместить вторичную сборку для бурения из второй в первую позицию.The bypass channel for the secondary piston and the valve device provides a direct flow of fluid into the drill string under the bottom of the piston to move the secondary assembly for drilling from the second to the first position.
По еще одному варианту осуществления компоновка для бурения имеет контрольный механизм, через который можно вывести вторичную компоновку из окна. В этом случае вторичная компоновка для бурения может быть соединена с УБТ с использованием шарнирного соединения и сама бурильная колонна может быть гибкой.In yet another embodiment, the drilling arrangement has a control mechanism through which the secondary arrangement can be brought out of the window. In this case, the secondary drilling arrangement may be coupled to the drill collar using a swivel joint and the drill string itself may be flexible.
При альтернативном варианте осуществления вторичная компоновка включает самоходную каретку, передвигающуюся внутри бурильной колонны, бурильную колонну, прицепленную к одному концу каретки и проходящую внутри УБТ; при движении забойной компоновки между первым и вторым положением каретка продвигается по УБТ.In an alternative embodiment, the secondary arrangement includes a self-propelled carriage moving inside the drill string, a drill string attached to one end of the carriage and passing inside the drill collar; when the bottomhole assembly moves between the first and second positions, the carriage moves along the drill collar.
Вторичная компоновка может быть устроена как указано выше, но основная компоновка для бурения построена так, чтобы ею можно было прорезать окно в обсадной трубе, через которое затем будет выдвигаться вторичная компоновка для бурения.The secondary arrangement can be arranged as described above, but the main arrangement for drilling is constructed so that it can cut a window in the casing, through which the secondary arrangement for drilling will then be pulled out.
Способ бурения ствола скважины с использованием бурильного устройства, как указано выше, включает бурение основного ствола скважины, размещение устройства в нужном месте основного ствола, действие вторичной компоновки для бурения таким образом, чтобы перемещение бурового долота из первой позиции вызывает его боковое смещение и попадание в породу вокруг основного ствола и бурение бокового ствола, возврат вторичной буровой компоновки во второе положение (внутри УБТ). Основная компоновка для бурения может использоваться для бурения основного ствола. Способ также может включать продвижение вперед УБТ в то время, когда вторичная (малая) компоновка проводит бурение породы. В одном случае это может представлять собой поочередные движения УБТ вперед и назад на короткие расстояния в основном стволе, пока вторичная компоновка продолжает бурение породы.A method of drilling a borehole using a drilling device, as described above, includes drilling the main wellbore, placing the device in the right place on the main bore, the action of the secondary layout for drilling so that moving the drill bit from the first position causes its lateral displacement and penetration into the rock around the main trunk and sidetracking, return of the secondary drilling assembly to the second position (inside the drill collar). The basic drilling arrangement can be used to drill the main trunk. The method may also include advancing the drill collar while the secondary (small) layout is drilling the rock. In one case, this may represent alternate UBT movements back and forth over short distances in the main trunk, while the secondary layout continues to drill the rock.
Если основная скважина имеет оболочку в виде обсадной колонны, то способ включает создание отверстия в обсадной колонне с использованием основной бурильной компоновки, причем еще до того, как возникает необходимость проводить бурение с использованием вторичной бурильной компоновки через это отверстие.If the main well has a shell in the form of a casing string, the method includes creating a hole in the casing using the main drilling assembly, even before it becomes necessary to drill using the secondary drilling assembly through this hole.
Это изобретение основано на комбинации малой КНБК (вторичная забойная компоновка) и большой КНБК (основная забойная компоновка). Большая КНБК нужна для проведения операции бурения обычным образом. Большая КНБК содержит все обычные приборы и устройства, такие как роторно-ориентируемые системы или двигатели, устройства измерения в процессе бурения (MWD) или каротажа в процессе бурения (LWD) и пр. Большая КНБК включает подготовленную УБТ, внутри которой размещена малая КНБК. В частности, подготовленая УБТ оснащена пазом (окном), через которое малая КНБК выходит из внутреннего канала вовне большой КНБК. Частью такого паза является модифицированный отклонитель.This invention is based on a combination of a small BHA (secondary downhole assembly) and a large BHA (primary downhole assembly). A large BHA is needed for the drilling operation in the usual way. The large BHA contains all conventional tools and devices, such as rotary-oriented systems or motors, measuring devices during drilling (MWD) or logging while drilling (LWD), etc. The large BHA includes a prepared drill collar with a small BHA inside. In particular, the prepared drill collar is equipped with a groove (window) through which the small BHA leaves the inner channel outside the large BHA. A part of such a groove is a modified deflector.
Во время бурения бокового ствола большая КНБК остается в квазистатическом состоянии. Малая КНБК имеет двигатель, предпочтительно роторно-отклоняемый; при продвижении вперед происходит бурение пласта. При правильном отклонении малый ствол может быть пробурен уходящим от основной скважины. Бурение обычно проводится в поступательном режиме. Когда боковой ствол закончен, то малую КНБК убирают внутрь большой КНБК. После этого большая КНБК возобновляет обычную деятельность в основной скважине, например, продолжает бурение на углубление скважины.During sidetracking, a large BHA remains in a quasistatic state. The small BHA has an engine, preferably rotary deflected; while moving forward, formation drilling takes place. With the correct deviation, the small bore can be drilled outgoing from the main well. Drilling is usually carried out in progressive mode. When the lateral trunk is completed, the small BHA is removed inside the large BHA. After that, a large BHA resumes normal activities in the main well, for example, continues drilling to deepen the well.
В предпочтительном решении реализация данного способа основана на механической системе.In a preferred solution, the implementation of this method is based on a mechanical system.
Система с двумя КНБК может также работать в обсаженной скважине. В этом случае первый бур заменяют на фрезу, которая проделывает окно в обсадной трубе. После этого малая КНБК создает боковой ствол без дополнительной спуско-подъемной операции.A system with two BHA can also work in a cased well. In this case, the first drill is replaced with a cutter, which makes a window in the casing. After that, the small BHA creates a sidetrack without additional tripping.
Существуют частичные модификации базовой концепции:There are partial modifications to the basic concept:
- малая КНБК может быть оборудована так, чтобы в каротаж происходил вне основной скважины;- a small BHA can be equipped so that the logging takes place outside the main well;
- различные существующие методы работы с коллектором могут быть улучшены и развиты благодаря применению двойной КБНК;- various existing methods of working with the collector can be improved and developed through the use of double CBNC;
- могут быть использованы различные соединения для перетока жидкостей из основной скважины в боковую, при этом добытый флюид поступает сначала в боковую скважину и затем перетекает в основную скважину. Эта техника особенно интересна для случая тяжелой нефти и для особых видов обработки добываемого флюида прямо в пласте.- various compounds can be used to transfer liquids from the main well to the side well, while the produced fluid flows first into the side well and then flows into the main well. This technique is especially interesting for the case of heavy oil and for special types of processing produced fluid directly in the reservoir.
Ниже приведено описание используемых чертежей. На фиг.1 и фиг.2 показаны боковые скважины, пробуренные согласно данному изобретению, на фиг.3 и фиг.4 показан первый вариант осуществления устройства по данному изобретению, на фиг.5 и фиг.6 показаны детали устройства, изображенного на фиг.3 и фиг.4, на фиг.7 приведен второй вариант осуществления устройства по данному изобретению, на фиг.8 приведен вид сверху для сирены с фиг.7, на фиг.9 приведен график % открытой площади как функции вращения сирены с фиг.7, на фиг.10 приведен график % открытия сирены усредненного по времени как функция скорости вращения (об/мин) мотора для сирены, показанной на фиг.7, фиг.11 показывает график усредненной по времени разницы давления как функцию скорости вращения (об/мин) мотора для сирены, показанной на фиг.7, фиг.12 показывает график скорости вращения как функцию ВНБ для различных рабочих кривых двигателей, фиг.13 показывает график для модулированного сигнала от времени для сирены для третьего варианта осуществления аппарата, фиг.14 показывает часть третьего варианта осуществления аппарата, фиг.15 показывает четвертый вариант осуществления аппарата как раскрыто в изобретении, фиг.16 показывает работу изобретения согласно предпочтительному способу, фиг.17 показывает пятый вариант осуществления аппарата как раскрыто в изобретении; фиг.18 и фиг.19 показывают траектории, пробуренные аппаратом, раскрытом в изобретении.The following is a description of the drawings used. Figure 1 and figure 2 shows the side wells drilled according to this invention, figure 3 and figure 4 shows a first embodiment of the device according to this invention, figure 5 and figure 6 shows the details of the device depicted in fig. 3 and 4, FIG. 7 shows a second embodiment of the device of this invention, FIG. 8 shows a top view for the siren of FIG. 7, FIG. 9 shows a graph of% of the open area as a function of rotation of the siren of FIG. 7 , figure 10 shows a graph of the% opening of the siren averaged over time as a function of speed rotated i (r / min) of the siren motor shown in FIG. 7, FIG. 11 shows a graph of the time-averaged pressure difference as a function of rotation speed (r / min) of the siren motor shown in FIG. 7, FIG. 12 shows a graph rotation speed as a function of the BSS for various operating curves of the engines, FIG. 13 shows a graph for a modulated signal from time to time for a siren for a third embodiment of the apparatus, FIG. 14 shows a part of a third embodiment of the apparatus, FIG. 15 shows a fourth embodiment of the apparatus as an open With the invention, FIG. 16 shows the operation of the invention according to a preferred method, FIG. 17 shows a fifth embodiment of an apparatus as disclosed in the invention; Fig.18 and Fig.19 show the trajectory drilled by the apparatus disclosed in the invention.
Как было указано ранее, целью настоящего изобретения является создание системы для бурения совокупности малых боковых стволов 10 из основной скважины 12 (см. Фиг.1 и 2) без осуществления спуско-подъемных операциях между последовательными этапами бурения (боковой или/и основной).As mentioned earlier, the aim of the present invention is to provide a system for drilling a plurality of
Протяженность боковых скважин 10 обычно лежит в интервале от 4,5 до 30 метров, при этом диаметр отверстия лежит в интервале от 3,8 до 9,0 см, и вертикальное разделение 14 между пробуренными стволами может быть меньше, чем 1 м. Траектории боковых стволов обычно имеют постоянный радиус кривизны для достижения направления практически перпендикулярного основной скважины: в этом случае радиус кривизны боковой составляет обычно от 3 до 15 метров, что приводит к глубине проникновения 16 от основной скважины от 12 до 20 метров (см. Фиг.1). Для других приложений боковая траектория может быть прямой (см. Фиг.2) с осью, которая на 2-7 градусов (18) отклоняется от основной скважины 12.The length of the
Основная (большая) КНБК составлена из обычных компонент, набор которых зависит от поставленной цели. Если начинать перечисление снизу, то КНБК включает буровое долото. Далее, в компоновку входит система управляемого роторного бурения или управляемый двигатель, стабилизаторы и подвижные узлы сочленения. Могут быть добавлены устройства измерения в процессе бурения (MWD) и каротажа в процессе бурения (LWD), если это требуется в задачах бурения. Малую КНБК помещают в подготовленную УБТ, как показано на Фиг.3.The main (large) BHA is composed of conventional components, the set of which depends on the goal. If you start listing from below, then the BHA includes a drill bit. Further, the layout includes a controlled rotary drilling system or a controlled engine, stabilizers and movable articulation units. Drilling while measuring (MWD) and logging while drilling (LWD) devices can be added if required for drilling applications. A small BHA is placed in a prepared UBT, as shown in FIG. 3.
Двойная КНБК включает основную КНБК 20 и малую КНБК 22. Основная КНБК 20 бурит основную скважину 24, при этом малая КНБК 22 бурит боковые стволы. Некоторые компоненты двойной КНБК уже непосредственно существуют в основной КНБК 20. В частности, подготовленная УБТ 26 с боковым окном 28 позволяет выдвинуть малую КНБК 22 из основной КНБК 20 и войти в необсаженный ствол 24 и в пласт 30 в стороне от основной скважины 24. УБТ с окном 26 имеет внешний паз 32, который на нижней части трубы заканчивается наклонной поверхностью (или отклонителем) 34. Угол ориентации окна 28 обычно привязывают к MWD-устройству в основной КНБК 20, что позволяет получить ориентацию окна в правильном направлении до начала бурения бокового ствола.The double BHA includes the
Малая КНБК 22 - это непрерывно действующая система, которую перемещают внутри большой КНБК 20. В своей нижней точке она размещается в пазу 32, который выполнен в УБТ 26. Малая компоновка выходит из внутренней части большой КНБК вовне через уплотнительный элемент 34, который подвижен в осевом направлении, и это уплотнение размещено в верхней части паза 32, выполненного в УБТ с окном 26. Малая КНБК 22 включает следующие компоненты, если считать снизу вверх: буровое долото 36, забойный двигатель 38, который приводит во вращение буровое долото 36 через удлиненный вал передачи 39, бурильную колонну 40, систему для выдвижения малой КНБК 22 из УБТ 26 (в данном варианте это гидравлический поршень 42 с обводным каналом 43, но также возможно применение механических систем), блок управления 44 для управления работой малой КНБК 22 (это может быть механический или электромеханический блок управления), систему, которая помогает, при необходимости, убрать малую КНБК 22 внутрь большой УБТ 26: для этого предусмотрен ловильный крюк 46 для того, чтобы с использованием ловильного инструмента можно было присоединить крюк к каротажному кабелю и втянуть обратно малую компоновку (как показано ниже, другие способы также применимы для этой операции), фиксирующий механизм (не показан), который позволяет замкнуть малую КНБК 22 внутри большой КНБК 20, когда нет необходимости проводить бурение с помощью малой КНБК 22.The
На практике (см. Фиг.4), пока буровую жидкость прокачивают через большую КНБК 20, малая КНБК 22 проталкивают вперед подвижным поршнем 426 и давление на этом поршне создает вес на бур для малой КНБК 22. Буровое долото 36 в малой КНБК 22 вначале смещается от оси благодаря взаимодействию с наклонной поверхностью (отклонителем) 34. После некоторого перемещения компоновки передний конец малой КНБК 22 оказывается в пласте 30 и она работает как управляемый забойный двигатель в режиме перемещения. Она двигается под углом и боковая траектория уходит от основной скважины 24.In practice (see Figure 4), while the drilling fluid is pumped through the
Малая КНБК 22 имеет управляемый забойный двигатель. Буровое долото (обычно с диаметром в интервале от 3,8 до 8,9 см) прикреплено через переводник к шпиндельному узлу 48, подобному тому, который присутствует в обычных малых забойных двигателях. Над шпиндельным узлом 48 устанавливают криволинейный переводник, так чтобы двигатель обеспечивал бурение бокового ствола 50 в нужном направлении. Если криволинейный переводник 48 находится в одной плоскости с основной скважиной 24, то в этой же плоскости будет пробурена и малая боковая скважина 50. При такой ориентации криволинейного переводника оператор бурения должен обеспечивать только нужный азимут УБТ с окном 26 при размещении УБТ в скважине, тогда бур зарежет боковой ствол 50 в той же плоскости.
Выше шпиндельного узла 48 (совмещенного с криволинейным переводником) крепят бурильную колонну 40, помещаемую между двигательной секцией 38 и валом шпиндельного узла 48. Длина этой трубы может быть до 30 метров (или длиннее). С использованием этой удлиненной трубы двигательная секция 38 может оставаться внутри большой КНБК 20 и избежать нагрузок изгиба в боковом стволе 50. При таком устройстве компоновки двигатель 38 не чувствителен к кривизне пробуренного ствола.Above the spindle unit 48 (combined with a curved sub), a
Гибкий вал передачи 39 делают достаточно податливым (на изгиб), чтобы следовать за кривизной пробуренного отверстия. Кроме того, он, таким образом, замещает карданное соединение между ротором и приводным валом бура. Такой гибкий вал может быть изготавлен из титановой трубы для придания гибкости (но с неизбежной усталостью материала при вращении), а также для обеспечения уровня нагрузок от момента бурения. Двигатель 38 также создает силу, направленную вниз (благодаря падению давления на забойном двигателе 38). Эта сила прилагается к удлиненному гибкому валу 39, и она может привести к нежелательному продольному изгибу вала, который по этой причине укрепляют с использованием радиальных подшипников (не показаны), расположенных вдоль вала. Торсионная демпфирующая система 52 (см. Фиг.5) может потребоваться для гашения торсионного резонанса, который может развиться на удлиненном гибком валу 39.The
Чтобы можно было бурить по траектории с высокой кривизной, узел шпинделя 48 делают довольно коротким. Вместе с тем, в нем может размещаться небольшой корпус 56 для размещения измерительных устройств (если требуется).In order to be able to drill along a path with a high curvature, the
При такой силовой системе боковой ствол 50 будут бурить в "скользящем режиме". Это обеспечивает почти однородный темп бурения. В некоторых случаях возникает необходимость бурить боковые стволы 50 почти параллельно основной скважине 24 (в пределах отклонения в несколько градусов). В этом случае может быть применена прямая разновидность двигателя (без изгиба в узле 48). Отклонение достигается за счет угла наклона встроенного отклонителя 34.With such a power system, the
Удлиненный мотор имеет бурильную трубу 40 между шпиндельным узлом 48 и силовой секцией 38. Бурильная трубы 40 обычно имеет диаметр от 3,0 до 6,4 см. Такая труба не вращается, она только передает вес на бур (ВНБ) для бурового долота 36; вращательный момент передается через внутренний длинный вал передачи 39. Такая бурильная колонна 40 достаточно гибка, чтобы пройти по искривленному каналу, при этом поддерживая минимальный контакт с пластом 30. В некоторых применениях такая труба может быть выполнена из титана или композитного материала (на основе волокон и эпоксидной матрицы) для большей гибкости. Можно рассмотреть и трубы с эллиптическим сечением для правильной передачи ВНБ, а также для придания большей гибкости в плоскости искривления.The elongated motor has a
Очевидно, что двигатель 38 и бурильная труба 40 должны иметь диаметры, позволяющие незатрудненное перемещение внутри основной УБТ 26. Если большая КНБК 20 имеет диаметр, равный 17 см (6 3/4 дюйма), то бурильная труба 40 может иметь размеры от 2 3/8 до 2 7/8 дюйма. Другие размеры труб также могут подойти для этой цели.Obviously, the
Как видно из Фиг.6, размеры УБТ 26 позволяют малой КНБК 22 выдвигаться из большой КНБК 20. Эта УБТ имеет внешний паз 32, который снизу заканчивается наклонной поверхностью (встроенный отклонитель) 34. В верхней части этого паза выполнено небольшое осевое отверстие и уплотнительный элемент 34, чтобы через них могла проходить малая КНБК 22. Буровое долото 36, корпус для шпинделя и криволинейного переводника 48 остаются в пределах паза 32, если не производится бурения пласта 30; при этом бурильная колонна 40 проходит через зону уплотнителя 34 УБТ с окном 26. Уплотнение 34 может иметь самую простую форму отверстия с плотной посадкой. Это обеспечивает движение бурового раствора 58 внутри УБТ 26 в нижнем направлении, по направлении к большому буровому долоту (не показано). В качестве дополнительной черты, в уплотнительной секции 34 может быть установлена удаляемая заглушка 60.As can be seen from FIG. 6, the dimensions of the
Особые поверхности шпиндельного узла (или корпуса криволинейного переводника) 48 скользят по наклонной поверхности 34, что позволяет вытолкнуть узел 48 из УБТ 26 (и также принуждает буровое долото 36 войти в породу). Такой процесс имеет преимущество минимального износа направляющей поверхности. Такой метод ориентации устройства полезен с точки зрения бура для бурения породы, поскольку зубья бура не будут ломаться при контакте с металлической направляющей поверхностью.The special surfaces of the spindle unit (or the body of the curved sub) 48 slide along the
Когда малая КНБК 22 полностью убрана, то буровое долото 36 остается в пазу 32 внутри УБТ 26, так что он может двигаться в радиальном направлении. Буровое долото есть и остается внутри диаметра основной УБТ 26. Поэтому буровое долото не имеет контакта в породой, пока большая КНБК 20 перемещается или вращается в основной скважине 24. Паз 32 на УБТ имеет протяженность в несколько метров. Если бурильная колонна 40 вошла в боковую скважину 50, то большая КНБК 20 имеет запас по продольному перемещению в основной скважине 24 без риска защемления бурильной колонны 40.When the
Согласно данной концепции вес на бур для малой КНБК создают через давление, приложенное к скользящему поршню 42. Этот поршень перемещается в проходном отверстии УБТ 26 и он соединен с верхом малой КНБК 22. Поршень 42 имеет обходной канал 43, чтобы поток буровой жидкости мог проходить вниз к большой КНБК 20, и при этом давление было приложено к поршню 42. В зависимости от устройства давление жидкости, действующее на поршень, покрывает площадь от 64 до 100 см2. Таким образом, на поршне 42 может развиваться усилие вплоть до 3,45 МПа. Такая комбинация создает большую силу вплоть до 22000-33000 ньютонов (от 5000 до 7500 фунтов на фут). Это довольно много по сравнению с привычным диаметром малого бурового долота (6,3-8,9 см), поскольку в большинстве случаев требуется более низкое давление.According to this concept, the weight on the drill for the small BHA is created through the pressure applied to the sliding
Оценки для описанного выше устройства показывают, что обычно около 30% общего потока будет проходить через двигатель 38 (на этапе бурения боковой скважины 50). Если двигатель 38 тормозится, то падение давления на малой КНБК 22 возрастает и увеличивается поток через обходной канал 43 подвижного поршня 42: это означает, что давление растет и вес на бур, соответственно, возрастает. Это делает контроль малой КНБК 22 потенциально затруднительным при режиме торможения, когда вес на бур даже слегка возрастает, далее блокируя бур и поддерживая состояние торможения. Чтобы избежать такой ситуации, на подвижный поршень устанавливают клапан контроля потока, чтобы обеспечить уменьшение веса на бур при падении оборотов двигателя (или в режиме торможения).Estimates for the device described above show that typically about 30% of the total flow will pass through the engine 38 (during the drilling of the side well 50). If the
На Фиг.7 изображена часть особенно предпочтительного варианта силовой секции, согласно данному изобретению. Двигатель 38 представлен забойным винтовым двигателем, который используют в бурении. Ротор этого двигателя (не показан) приводит во вращения поворотный клапан 62, состоящий из ротора 64 и статора 66, что составляет аппарат наподобие сирены, которая широко используется для передачи информации в системах телеметрии при измерении в процессе бурения. Этот поворотный клапан 62 размещен в обходном канале 70, который соединен с клапаном 42 и на котором фиксирован статор 66. Он управляет падением давления на клапане 42 через управление потоком, которому разрешено проходить по обходному каналу 70. Давление, приложенное к поверхности подвижного поршня 42, создает вес на бур для малой КНБК 22. Ротор 64 сирены (клапана) 62 соединен с двигателем 38 через торсионную пружину 68. Далее, ротор 64 и статор 66 сирены 62 оборудован магнитами 72, 74 (см. Фиг.8), которые помогают держать сирену более открытой - магниты удерживают лопасти ротора 64 в фазе с лопастями статора 66, а не загораживать проходные отверстия статора 66. Когда двигатель 38 вращается с постоянной скоростью, то ротор сирены 64 имеет неоднородное вращение (см. Фиг.9), поскольку он находится преимущественно в открытом положении. В частности, когда двигатель 38 не вращается, то сирена 62 открыта (благодаря кручению сопрягающей пружины 68).Figure 7 shows part of a particularly preferred embodiment of the power section according to this invention. The
Из-за такого принципа работы среднее по времени проходное сечение сирены 62 составляет от 100% - когда нет вращения - до почти 50% при высоких скоростях вращения (см. Фиг.10). Частота переключения потока обычно составляет от 10 до 75 Гц. При этом предпочтительно иметь более высокую частоту переключения потока, чтобы облегчить усреднение по времени для веса на бур (благодаря инерции малой КНБК).Due to this principle of operation, the average time through passage of the
"Усредненное по времени" падение давления на сирене 62 меняется с скоростью вращения двигателя, как показано на Фиг.11. Оно может настраиваться с использованием механических параметров сирены 62 (жесткость пружины 68, масса ротора 64, сила магнитов и пр.). Фиг.10 показывает, что снижение усредненной площади отверстия (то есть, при более высокой скорости вращения двигателя и ротора) приводит к более высокому весу на бур (Фиг.11).The “time-averaged” pressure drop across the
Чтобы повлиять на величину веса на бур, можно уменьшить скорость вращения двигателя 38. Если понизить обороты, то сирена 62 автоматически понизит вес на бур (Фиг.10 и 11), так чтобы достичь равновесия, при котором двигатель продолжает работать при подходящей скорости вращения. Если двигатель оказывается близко к режиму застревания (полного торможения), то скорость вращения будет очень низка, и потому сирена вновь открывается и резко понижает вес на бур. В заключение, двигатель будет иметь рабочую точку, которую определяет обычная кривая двигателя (обороты в минуту как функция скорости потока). Изменение скорости вращения будет также зависеть от характеристик бура и свойств породы.To affect the weight on the drill, it is possible to reduce the rotational speed of the
Комбинация кривой двигателя и контрольной функции иллюстрирована двумя ситуациями, изображенными на Фиг.12. Как можно видеть, контрольная кривая показывает, что вес на бур все еще существует, даже когда скорость вращения падает до нуля (в точке замедленного вращения при высоких нагрузках двигателя). Это происходит из-за того, что давление жидкости все еще действует на часть подвижного уплотнительного элемента в УБТ, что толкает вперед забойную компоновку. Контрольная функциональная кривая должна быть по возможности более горизонтальной, поскольку управляемая площадь сирены должна быть большой по сравнению с площадью подвижного уплотнения. Кроме того, импульс давления, создаваемый сиреной 62, должен быть большим по сравнению с падением давления на малой КНБК (где малый мотор и малый бур) 22. Например, если для малой КНБК 22 падение давления составляет порядка 3,5 МПа, тогда импульс давления от сирены будет 7 МПа. Отношение рабочей площади сирены к площади подвижного уплотнительного элемента может равняться 2, что вместе обеспечивает четырехкратное отношение сил при работе устройства.The combination of a motor curve and a control function is illustrated by two situations depicted in FIG. As you can see, the control curve shows that the weight on the drill still exists, even when the rotation speed drops to zero (at the point of slow rotation at high engine loads). This is due to the fact that the fluid pressure still acts on part of the movable sealing element in the drill collar, which pushes the downhole assembly forward. The control functional curve should be as horizontal as possible, since the controlled area of the siren should be large compared to the area of the movable seal. In addition, the pressure pulse generated by the
Если двигатель блокирован в точке полного торможения без освобождения с использованием системы контроля веса на бур, то обычно достаточно отвести обратно малую КНБК 22 от дна скважины и тогда двигатель 38 перезапустится как описано ниже.If the engine is blocked at the point of complete deceleration without being released using the weight control system on the drill, it is usually sufficient to withdraw the
Другим подходом для управления системой бурения является применение центробежного регулятора. Двигатель 38 имеет устройство привода для центробежного регулятора через верхнюю часть, которая подсоединена к входу обходного канала. При высоких оборотах регулятор закрывает поток через обходной канал, что увеличивает перепад давления на подвижном поршне 42, тем самым увеличивая нагрузку на бур, что имеет эффект уменьшающихся оборотов. Обратный эффект имеет место, когда обороты двигателя понижаются: центробежный регулятор больше открывает клапан, что понижает падение давления на поршне и тем самым снижает вес на бур. Уменьшение ВНБ позволяет поднять скорость вращения двигателя до достижения равновесной точки на рабочей кривой.Another approach to control the drilling system is to use a centrifugal regulator. The
Оба варианта систем регулирования являются самонастраивающимися и не требуют вмешательства человека.Both variants of regulatory systems are self-adjusting and do not require human intervention.
Вес на бур также можно регулировать с использованием зажимного механизма в большой КНБК 20, который может по команде зажимать малую КНБК 22. В данной конфигурации большая КНБК 20 может толкать вперед малую КНБК 22 на расстояния от 1 до 2 метров. Это достигается тем, что зажимной механизм срабатывает только при движении вниз, когда большая КНБК 20 движется вниз, она захватывает малую КНБК 22, и обе компоновки 20 и 22 продолжают совместное движение. После совместного шага на 1-2 метра (обычно) большая КНБК 20 подвигается вверх на 1-2 метров, при этом на пути вверх зажимное устройство отпускает малую КНБК 22. Малая КНБК 22 остается на глубине (обычно с буром в нижней части), благодаря давлению жидкости в двигателе. Когда большая КНБК 20 поднята на нужное расстояние (1 или 2 метра), она вновь продвигается вниз уже с навешенной малой КНБК 22. При таком устройстве большая КНБК 20 должна двигаться вниз и вверх малыми шагами (обычно 1-2 метра). При каждом движении вниз такой компоновки малая КНБК 22 продвигается вниз.The weight on the drill can also be adjusted using the clamping mechanism in the
Зажимная система может отключаться через блок управления, чтобы обеспечить втягивание малой КНБК 22 внутрь большой КНБК 20 в конце операции бурения.The clamping system can be turned off through the control unit to allow the
Зажимная система может исполняться в виде двух эксцентриков. Такие эксцентрики имеют сглаженную площадь контакта, чтобы избежать локальной деформации.The clamping system can be executed in the form of two eccentrics. Such eccentrics have a smoothed contact area to avoid local deformation.
Когда бурение проходит в режиме перемещения, важно, чтобы двигатель 38 работал при правильных оборотах. Чтобы решить эту проблему, может применять модуляцию акустического сигнала через буровую жидкость с использованием сирен. Частота модулированного сигнала прямо пропорциональна скорости вращения двигателя. Этот сигнал считывают на поверхности и его частота является мерой скорости вращения двигателя. Если этот сигнал показывает, что двигатель работает неоптимально, то оператор может принять нужные меры.When drilling is in displacement mode, it is important that the
Сирена, используемая для регулирования веса на бур, может играть роль генератора сигнала на поверхность, или устанавливают дополнительную сирену для всего потока или для части потока (например, поток через двигатель).The siren used to control the weight on the drill can play the role of a signal generator on the surface, or an additional siren is installed for the entire stream or for part of the stream (for example, the stream through the engine).
Важно также определить глубину проходки при бурении в боковой скважине. В зависимости от управляющей системы такая информация может быть получена. Например, если трос для скважинных работ подсоединен к верху малой КНБК 22 во время бурения бокового ствола, то боковая проходка определяется через движение кабеля. Другим способом является изменение углового положения статора сирены в системе контроля ВНБ на угол, соответствующий 180° модуляции сигнала (это соответствует половине углового расстояния между двумя соседними лопастями). Этот сдвиг проявится как резкое изменение сдвига сигнала Х на графике сигнала от времени (Фиг.13). Этот угловой сдвиг можно получить изменением пути канавки 76 в основной УБТ 26, по которому скользит палец 78, компенсирующий усилие от вращающего момента, и канавка 76 определяет управляющую поверхность. Канавка 76 под палец составлена из прямых сегментов, например, длиной 15 см, соединенных угловыми отрезками, которые смещают канавку на нужное расстояние 80 и обеспечивают нужное угловое смещение статора, то есть и сигнала (Фиг.14). Таким образом, пики Х появятся для каждых 15 см (0,5 фута) прохождения малой КНБК 22. Может возникнуть потребность сделать механический сдвиг фаз, попеременно направо и налево, чтобы избежать большого механического вращения системы.It is also important to determine the penetration depth when drilling in a side well. Depending on the control system, such information may be obtained. For example, if the cable for downhole operations is connected to the top of the
Существует дополнительный способ для того, чтобы отметить факт, когда малая КНБК достигает конечной точки своего перемещения. Простейший метод состоит в том, чтобы устроить в определенном месте зазор между поршнем и отверстием, по которому движется поршень. Когда поршень достигает зазора, то перепад давления на поршне резко уменьшается, этот факт можно наблюдать с поверхности. Такой поршень можно привести в рабочее состояние путем небольшого смещения большой КНБК (например, 30 см) в нижнем направлении, что должно восстановить рабочее значение перепада давления на поршне. Через последующее движение системы оператор на поверхности знает об окончании длины хода поршня.There is an additional way to note the fact when a small BHA reaches its final point of movement. The simplest method is to arrange in a certain place a gap between the piston and the hole through which the piston moves. When the piston reaches the gap, the pressure drop across the piston decreases sharply, this fact can be observed from the surface. Such a piston can be brought into operation by a small displacement of a large BHA (for example, 30 cm) in the lower direction, which should restore the working value of the pressure drop across the piston. Through the subsequent movement of the system, the operator on the surface knows about the end of the piston stroke length.
В зависимости от устройства длина хода поршня может быть меньше, чем длина УБТ (например, 10 м) или до 30 и более метров.Depending on the device, the piston stroke length may be less than the length of the drill collar (for example, 10 m) or up to 30 meters or more.
Скользящий поршень 42 может содержать твердый поршень, который перемещается по внутреннему каналу основной УБТ 26. Он может иметь уплотнение в виде резинового элемента, такие как сальниковая набивка или уплотнительное кольцо, или поршень вставляется в цилиндрический канал с малым зазором, такой малый зазор работает как дроссель потока (поскольку на зазоре осуществляется перепад давления). Для большей гибкости на поршень может быть одета резиновая манжета, которая перемещается по цилиндрическому отверстию. Такая резиновая манжета должна подходить под сужение диметра в соединительной секции между УБТ. Такая система обеспечивает лучшее уплотнение и потенциально больший вес на бур, поскольку резиновую манжету можно подогнать к диаметру большого отверстия в то время, когда манжета вне зоны соединения УБТ.The sliding
Забойный двигатель 38 создает вращающий момент для бурения с помощью малой КНБК 22. Поэтому, очевидно, необходимо передать реактивный момент вращения на основную УБТ 26, при этом преследуя цель продольного перемещения малой КНБК 22 внутри большой КНБК 20. Для этой цели могут быть рассмотрены три основные системы:The
- Бурильная колонна 40 оборудована большим пальцем, который перемещается по пазу направляющей системы основной УБТ 26.- The
- Над забойным двигателем 38 присоединяют малую трубу. Эта труба имеет длину, эквивалентную буровой колонне 40 (или максимальной глубине бурения малой КНБК 22). Эта дополнительная труба движется продольно вместе с малой КНБК 22 внутри цилиндрического отверстия основной УБТ 26. У этой трубы по всей длине выполнена направляющая канавка под палец. Палец прикреплен к основной УБТ 26 в месте сразу над двигателем 38 (когда он убран внутрь основной УБТ 26).- Above the
- Бурильная колонна 40 эллиптической формы. Эта эллиптическая форма скользит по эквивалентной направляющей системе основной УБТ 26. Такое устройство позволяет передать момент от малой КНБК 22 к основной УБТ 26. Уплотнение между элементами возможно, поскольку оба эллипса хорошо определены.-
Когда малая КНБК 22 полностью убрана, то следует остановить поток, приводящий в движение двигатель 38. Это достигается с использованием системы уплотнения в верхней части малой КНБК 22 - когда КНБК убрана, то уплотнительный блок садится на верх проточного канала, подсоединенного к малой КНБК 22, запирая поток.When the
Необходимо, чтобы малая КНБК 22 была полностью убрана внутрь большой КНБК 20. Для этого возможно применение нескольких систем.It is necessary that the
Одна система основана на применении троса для скважинных работ в качестве ловильного инструмента. Трос для скважинных работ опускают внутрь буровой колонны, ловильный инструмент захватывает крюк 46, расположенный вверху подвижного поршня 42 (см. Фиг.3). Затем трос тянут наверх, что обеспечивает втягивание малой КНБК внутрь большой КНБК 20. После полного втягивания ловильный инструмент освобождают и трос для скважинных работ убирают из бурильной колонны. Трос для скважинных работ можно оставить подсоединенным к малой КНБК 22 во время всего бурения малого бокового ствола.One system is based on the use of a cable for downhole operations as a fishing tool. The cable for downhole operations is lowered into the drill string, the fishing tool captures the
Другим решением для перемещения КНБК может быть применение разности давления, которое создаст вертикальную силу и поможет убрать малую КНБК 22. Такая система показана на Фиг.15. При таком устройстве поток через сопло поршня «веса на долото» 42 можно обратить в зависимости от положения заслонки 82. Если заслонка 82 открыта, то часть бурового раствора идет через сечение забойного двигателя 84 (и вызывает вращение бурового долота 36). Основной поток идет к большой КНБК 20 через первичные и вторичные обходные порты 86, 88. Это течение создает разность давления на поршне 42 (создающего вес на долото), и этот поршень двигается вперед (и толкает вниз долото 36). Заслонка 82 может открываться/закрываться через блок управления 44. Когда заслонка 82 закрыта, то небольшой поток будет двигаться вверх через соединение 90. Этот поток далее направляется вверх по вторичному обходному каналу 88 и в завершении протекает вниз через сечение 84 двигателя 38 и через долото 36; однако такой поток очень мал. Большая часть потока создает перепад давления на большой КНБК 20. Это давление создает силу, направленную вверх, направленную на подвижный поршень 42, так что малая КНБК 22 затягивается внутрь большой КНБК 20.Another solution for moving the BHA can be to use a pressure differential that creates vertical force and helps remove the
Обратный эффект может быть еще сильнее, если использовать систему двойной заслонки - вторая часть заслонки (не показана) позволяет закрыть поток через первичный обходной путь 86. Две заслонки всегда находятся в противоположных состояниях (одна открыта, другая закрыта).The opposite effect can be even stronger if you use a double damper system - the second part of the damper (not shown) allows you to close the flow through the primary bypass 86. Two damper are always in opposite states (one open, the other closed).
В данном изобретении можно использовать несколько подходов для процесса управления. По одному способу трос для скважинных работ применяют для управления защелкой и клапаном заслонки 82. В начале всей операции трос для скважинных работ натягивают в нужной последовательности, чтобы отомкнуть малую КНБК и переключить клапан-заслонку 82. В конце операции тот же трос используют, чтобы втянуть малую КНБК 22 и переключить клапан-заслонку 82 в прежнее положение, а также вновь защелкнуть малую КНБК 22 внутри большой КНБК 20.In this invention, several approaches can be used for the control process. In one method, the wire rope for downhole operations is used to control the latch and the flap valve 82. At the beginning of the entire operation, the wire rope for downhole operations is pulled in the desired sequence to open the small BHA and switch the flap valve 82. At the end of the operation, the same cable is used to retract
В виде другого варианта, управляющий блок 44 можно построить на гидравлических и механических командах. Могут быть применены различные подходы:In another embodiment, the control unit 44 can be built on hydraulic and mechanical commands. Various approaches can be applied:
- Скользящая оправка с механизмом на J-образной прорези, у которого движение вверх-вниз сопряжено в вращением.- A sliding mandrel with a mechanism on a J-shaped slot, in which the up-down movement is conjugated in rotation.
- Скользящая оправка под давлением, причем ее движение не требует, чтобы вначале установился поток бурового раствора.- A sliding mandrel under pressure, and its movement does not require that the flow of drilling fluid is established first.
- Вращение для того, чтобы обеспечить тягу для гильзы с опорой. Вращение достигается только, если гидравлика бурового раствора передала управляющие сигналы в нужной последовательности.- Rotation in order to provide traction for the sleeve with support. Rotation is only achieved if the hydraulic fluid of the drilling fluid has transmitted control signals in the desired sequence.
- Установки для режима работы долота через варьирование скорости потока. Обычно такая схему применяют при запуске потока. Например, при переходе от режима «нулевой поток» к режиму «сильный поток» и далее «умеренный поток» (или иная последовательность потоков) с определенными временными рамками позволяет передать сигнал системе на начало бурения боковой скважины или прекращение бурения.- Settings for the operating mode of the bit through varying the flow rate. Typically, this scheme is used when starting a stream. For example, when switching from the “zero flow” mode to the “strong flow” mode and then “moderate flow” (or another sequence of flows) with a certain time frame, it is possible to transmit a signal to the system to start drilling a side well or stop drilling.
При такой системе управления легко узнать о состоянии малой КНБК 22 - надо определить, находится компоновка в убранном и замкнутом состоянии или она свободна для операции бурения. Основное преимущество гидравлическо-механической системы управления - простота в устройстве, обслуживании и работе.With such a control system, it is easy to find out about the state of the
Возможно также применение электрических систем управления. Они могут быть основаны на двухсторонней телеметрии для установок и контроля. Электрическую систему управления контролируют через электрический каротажный кабель. Это обеспечивает большую гибкость и высокую скорость передачи данных, что особо ценно, когда измерения идут параллельно с бурением бокового ствола.It is also possible to use electrical control systems. They can be based on two-way telemetry for installations and monitoring. The electrical control system is controlled through an electric wireline cable. This provides greater flexibility and a high data transfer rate, which is especially valuable when measurements are carried out in parallel with sidetrack drilling.
Бурение бокового ствола занимает некоторое время (от нескольких минут до 1 часа). На это время большая КНБК 20 может оставаться в статическом режиме. Это довольно опасно, так как риск прихвата бурильной трубы довольно высок. Чтобы минимизировать этот риск, систему проектируют таким образом, чтобы большая КНБК 20 совершала постоянное движение в основной скважине 24. Большая КНБК 20 может перемещаться вверх в положение 20А и вниз в положение 20 В на небольшое расстояние (обычно несколько метров). Это перемещение возможно благодаря внешнему окну 32 на УБТ26. Пока малая КНБК 22 не нуждается в боковом выдвижении посредством отклоняющей пластины 34 (когда 36 полностью входит породу 30), то большая КНБК 20 может медленно продолжать движение вниз, поскольку долото 36 уже получило направление движения в боковой скважине 50. Конечно, движение большой КНБК 20 в нижнем направлении ограничено верхним концом окна 32. Заметим, что если боковая стенка окна в УБТ 32 сделана свободной, то большая КНБК 20 также может слегка поворачиваться вправо-влево (обычно на 45 градусов). В этом случае буровой раствор протекает через долото большой КНБК (не показано), поэтому по всей длине основной скважины 24 обеспечивается хорошая циркуляция. Это также играет положительную роль в снижении риска прихвата трубы в боковой скважине. Эта циркуляция нужна также для поднятия наверх шлама, выработанного при бурении бокового ствола.Sidetracking takes some time (from several minutes to 1 hour). At this time, a
Что касается малого бокового ствола, то там должна поддерживаться на нужном уровне скорость циркуляции буровой жидкости для того, чтобы удалять буровой шлам вплоть до места входа в основную скважину. Малая КНБК может также передвигаться вверх-вниз для очистки ствола и для снижения риска прихвата буровой трубы в боковой скважине.As for the small sidetrack, there must be maintained at the right level the rate of circulation of drilling fluid in order to remove drill cuttings up to the point of entry into the main well. The small BHA can also move up and down to clean the bore and to reduce the risk of sticking a drill pipe in a side well.
Если малая КНБК застревает в боковой скважине, то можно вытянуть вверх большую КНБК, чтобы провернуть малую КНБК в месте соединения основной и боковой скважины. Это позволяет освободить большую КНБК и снизить риски потерь.If a small BHA is stuck in a side well, then a large BHA can be pulled up to rotate a small BHA at the junction of the main and side wells. This allows you to free up a large BHA and reduce the risk of losses.
Малая КНБК может совмещаться с различными типами измерений (такими как измерение направления и наклона КНБК, местного сопротивления породы, межскважинная проводимость, звуковые измерения между скважинами, и пр.).The small BHA can be combined with various types of measurements (such as measuring the direction and inclination of the BHA, local rock resistance, cross-hole conductivity, sound measurements between wells, etc.).
Для некоторых модификаций устройства малую КНБК можно поднять с использованием троса, пропущенного через основную бурильную колонну. Ловильная заглушка 60 (Фиг.6) вокруг низа малой КНБК позволяет провести вылавливание всех компонентов (от долота до задвижек). Возможность проводить ловильные работы для малой КНБК позволяет заменить сломанную компоновку или открыть окно для установления других инструментов в боковой скважине. Эти дополнительные инструменты могут быть механическими или электрическими. Эти инструменты доставляются с использованием троса или кабель-троса. Некоторые из стандартных инструментов позволяют проводить техническую интервенцию в боковом стволе (размещения элементов упрощенного варианта заканчивания) или проведения каротажа бокового ствола с использованием геофизических приборов нужного диаметра.For some modifications of the device, the small BHA can be raised using a cable passed through the main drill string. Fishing cap 60 (Fig.6) around the bottom of the small BHA allows you to catch all the components (from the bit to the valves). The ability to carry out fishing operations for a small BHA allows you to replace a broken layout or open a window for installing other tools in a side well. These optional tools may be mechanical or electrical. These tools are delivered using a cable or cable. Some of the standard tools allow for technical intervention in the sidetrack (placement of elements of a simplified completion option) or sidetracking using geophysical instruments of the desired diameter.
Фиг.17 показывает еще одно воплощение изобретения с упрощенным устройством. Малая КНБК 90 заложена во внешнем пазу 92 УБТ 94 и имеет соединение через шарнирное устройство 96. Малая КНБК 90 также является гибкой конструкцией. Когда возникает необходимость бурения бокового ствола, механизм механического управления 98 толкает в сторону переднюю часть малой КНБК 90. Одновременно буровой раствор подают на малый двигатель 100. По мере того, как малая КНБК 90 начинает входить в породу, основная КНБК 102 продолжает медленное движение вперед, что способствует проникновению малой КНБК 90 в породу. Если у малой КНБК 90 имеется криволинейный переводник, то боковая скважина уходит вглубь от основной скважины.17 shows another embodiment of the invention with a simplified device. The
Еще одним воплощением изобретения является применение самоходной каретки или трубного трактора внутри большой КНБК для продвижения малой КНБК. Такая система управляется через кабель-трос внутри основной бурильной колонны. Управляющее устройство направлено в сторону малой КНБК. Такая система работает в широком интервале, поскольку она обеспечивает перемещение на большие расстояния. Будучи альтернативой электрическому блоку управления она также может работать на технологиях MWD (измерение совмещенное с бурением) или на технологии наклонного бурения. Когда применяют кабель-трос, то кабель (и дополнительно блок управления) опускают перед бурением боковой скважины и поднимают после завершения операции.Another embodiment of the invention is the use of a self-propelled carriage or tube tractor inside a large BHA to promote a small BHA. Such a system is controlled via a cable inside the main drill string. The control device is directed towards the small BHA. Such a system works in a wide range, since it provides movement over long distances. As an alternative to the electrical control unit, it can also work on MWD (combined with drilling) technologies or on directional drilling technologies. When a cable is used, the cable (and optionally the control unit) is lowered before drilling the side well and raised after completion of the operation.
Вышеописанные варианты систем с двойной КНБК могут применять и в обсаженных скважинах. В этом применении долото в большой КНБК желательно заменить на фрезу для создания в стене окна (нужен и отклонитель).The above options for dual BHA systems can also be used in cased wells. In this application, it is advisable to replace the bit in the large BHA with a cutter to create a window in the wall (a diverter is also needed).
Другой вариант воплощения изобретения представлен двумя малыми КНБК, одна несущая фрезу, а другая несущая буровое долото. Установка блока управления несколько более сложная, поскольку надо обеспечить отдельный запуск для каждой малой компоновки. В действительности такая система имеет потенциально три различных бура:Another embodiment of the invention is represented by two small BHAs, one bearing a milling cutter and the other carrying a drill bit. The installation of the control unit is somewhat more complicated, since it is necessary to provide a separate start for each small layout. In fact, such a system has potentially three different drills:
a) обе малые КНБК убраны, бурение/фрезерование с помощью большой КНБК;a) both small BHAs removed, drilling / milling with a large BHA;
b) верхняя малая КНБК в режиме бурения, а нижняя убрана;b) the upper small BHA in drilling mode, and the lower is removed;
c) верхняя малая КНБК убрана, нижняя малая КНБК работает в режиме фрезерования.c) the upper small BHA is removed, the lower small BHA operates in the milling mode.
Боковой ствол может быть пробурен с более сложной формы, чем показано на Фиг.1 и Фиг.2. В этом воплощении это достигается механически, например, через особую форму паза, который направляет палец для отработки вращательного момента.The lateral shaft may be drilled with a more complex shape than shown in FIG. 1 and FIG. 2. In this embodiment, this is achieved mechanically, for example, through a special shape of the groove, which guides the finger to work out the torque.
Для некоторых полевых приложений может потребоваться S-образная форма бокового ствола, как показано на Фиг.18. Такая геометрия означает, что нижний конец бокового ствола будет практически параллелен основной скважине 106. Для получения такой траектории рабочая кромка малой КНБК должна быть повернута на 180° посередине траектории. Реакция забойного двигателя передается на УБТ через верхний элемент передачи момента и канавка под палец делает спираль на 180° по УБТ. Когда палец из элемента "реакции" достигает этого положения, то это заставляет малую КНБК сделать полуоборот. Предпочтительно, шаг спирали был растянут на расстояние несколько метров, чтобы избежать излишнего скручивания криволинейного переводника в другом крайнем положении малой КНБК.For some field applications, an S-shaped sidetrack may be required, as shown in FIG. Such geometry means that the lower end of the sidetrack will be practically parallel to the
Для других приложений может оказаться полезным бурение боковой скважины 108 в виде штопора вокруг основной скважины 106, как показано на Фиг.19. Чтобы получить такую геометрию, следует постоянно подстраивать азимут криволинейного переводника, чтобы уводить двигатель из текущей плоскости. Чтобы достичь такой настройки режущей кромки инструмента, канавка, по которой скользит палец для передачи момента «реакции», должен иметь нужную форму спирали. Например, боковая скважина может быть пробурена на "цилиндрической поверхности " с радиусом 5 метров и шагом 15 метров. Это означает, что боковая скважина наклонена к основной на 45 градусов. Каждое полное вращение происходит после перемещения на 21 метр и боковые скважины делают два оборота.For other applications, it may be useful to drill a side well 108 in the form of a corkscrew around the
Claims (41)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008136717/03A RU2405099C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Drilling device and borehole sinking method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008136717/03A RU2405099C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Drilling device and borehole sinking method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008136717A RU2008136717A (en) | 2010-07-20 |
RU2405099C2 true RU2405099C2 (en) | 2010-11-27 |
Family
ID=42685315
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008136717/03A RU2405099C2 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | Drilling device and borehole sinking method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2405099C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581616C2 (en) * | 2010-12-13 | 2016-04-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Determination of downhole natural-pressure motor rpm |
RU2632836C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-10-10 | Павел Иванович Попов | Method to increase formation hydrocarbon yield and intensify oil-gas-condensate production by means of formation radial penetration with hydraulic monitor at pressure drawdown |
RU183524U1 (en) * | 2018-05-24 | 2018-09-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drill string assembly |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3631139A1 (en) * | 2017-05-25 | 2020-04-08 | National Oilwell DHT, L.P. | Downhole adjustable bend assemblies |
-
2007
- 2007-08-30 RU RU2008136717/03A patent/RU2405099C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КАЛИНИН А.Г. и др. Бурение наклонных и горизонтальных скважин. - М.: Недра, стр.258-269. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2581616C2 (en) * | 2010-12-13 | 2016-04-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Determination of downhole natural-pressure motor rpm |
US9574432B2 (en) | 2010-12-13 | 2017-02-21 | Schlumberger Technology Corporation | Optimized drilling |
US9797235B2 (en) | 2010-12-13 | 2017-10-24 | Schlumberger Technology Corporation | Drilling optimization with a downhole motor |
RU2632836C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-10-10 | Павел Иванович Попов | Method to increase formation hydrocarbon yield and intensify oil-gas-condensate production by means of formation radial penetration with hydraulic monitor at pressure drawdown |
EA034567B1 (en) * | 2016-07-20 | 2020-02-20 | Павел Иванович ПОПОВ | Method to intensify oil-gas-condensate production by means of formation radial penetration with hydraulic monitor at pressure drawdown |
RU183524U1 (en) * | 2018-05-24 | 2018-09-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Drill string assembly |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008136717A (en) | 2010-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2697912C (en) | Dual bha drilling system | |
US6516892B2 (en) | Method and apparatus for coiled tubing operations | |
US5271472A (en) | Drilling with casing and retrievable drill bit | |
US4991668A (en) | Controlled directional drilling system and method | |
CA2136559C (en) | Bottom hole drilling assembly | |
US5197553A (en) | Drilling with casing and retrievable drill bit | |
EP1559864B1 (en) | Downhole drilling of a lateral hole | |
EP2499322B1 (en) | Downhole tractor | |
EP1764475B1 (en) | Drilling system and methods of drilling lateral boreholes | |
NO325928B1 (en) | Apparatus and method for rotating part of a drill string | |
NO327662B1 (en) | Method and system for drilling a borehole. | |
GB2466149A (en) | A method for forming a window in a wellbore using an orienter | |
US6581690B2 (en) | Window cutting tool for well casing | |
RU2405099C2 (en) | Drilling device and borehole sinking method | |
WO2014159096A1 (en) | Sidetracking system and related methods | |
US20010011591A1 (en) | Guide device | |
WO2006014417A3 (en) | Coiled tubing with dual member drill string | |
AU2013257160A1 (en) | Steerable gas turbodrill | |
AU2016201710B2 (en) | Pipe in pipe piston thrust system | |
AU1758800A (en) | Apparatus for completing a subterranean well and associated methods of using same |