RU1773998C - Компоновка дл стабилизации пр молинейности скважин - Google Patents

Abstract

Использование: дл  стабилизации пр молинейного направлени  скважин. Сущность изобретени : компоновка включает предварительно искривленную трубу с по- родоразрушающмм инструментом на конце и установленные на ее наружной поверхности в местах ее наибольшего прогиба во впадинах искривленных участков ограничительные фиксаторы определенной толщины . 4 ил

Description

Изобретение относитс  к области вращательного бурени  скважин, а более конкретно к области направленного бурени .

Известны призабойные компоновки дл  направленного бурени , способствующие стабилизации направлени  скважин в процессе бурени . Они включают в себ  поро- доразрушающий инструмент (долото), расширитель (или калибратор) и колонковую трубу (или УБТ) с размещенными на ней центраторами. Наличие центраторов, диаметр которых весьма близко приближаетс  к диаметру скважин, придает компоновке достаточную жесткость, практически исключающую ее продольный изгиб, и. таким образом, сводит к минимуму перекос компоновки в скважине, чем и достигаетс  снижение интенсивности искривлени  ее ствола 1.

Недостатком указанных компоновок  вл етс  нестабильность их работы во времени , про вл юща с  в том, что в процессе бурени  под действием усилий на компоновку со стороны вышерасположенной колонны бурильных труб происход т разработка ствола скважины долотом, расширителем и центраторами, а также их износ , в результате чего увеличиваетс  зазор между скважиной и центраторами, что соответственно увеличивает продольно-поперечный изгиб компоновки, который в совокупности с вращением компоновки вокруг собственной неподвижной и криволинейной оси приводит к искривлению скважины.

Известна призабойна  компоновка дл  стабилизации направлени  скважины, действие которой основано на ее достаточно

X ч.

IQO

устойчивом вращении вокруг оси скважины (или обращении) и исключении таким образом вращени  компоновки вокруг собственной криволинейной оси с посто нной ориентацией ее относительно стран соета, чем и устран етс  основна  причина искривлени  скважин. Устойчивость обращени  компоновки достигаетс  тем, что она предварительно (до спуска в скважину) искривл етс  в виде волнообразной плоской кривой или винтообразной пространственной , причем стрела прогиба от искривлени  равна радиальному зазору между компоновкой и скважиной, что обеспечивает беспреп тственный спуск компоновки о скважину и необходимую ее центрацию при обращении (совпадение оси вращени  компоновки с осью скважины) 2.

Недостатком указанной компоновки  вл етс  то, что область ее применени  огра- ничиваетс  по частоте вращени  - последн   не должна быть выше критической частоты, при которой из-за возрастани  сил трени  компоновки о стенки скважины обраа(ение компоновки тер ет устойчивость и возникает ее ориентированный изгиб - вращение компоновки вокруг собственной криволинейной .и неподвижной оси, Дл  расширени  области устойчивости обращени  компоновки (повышение уровн  критической частоты) требуетс  соответствующее увеличение кривизны начального искривлени  компоновки. Однако это преп тствует бурению снар дами со съемными керноприемниками (ССК), нор- мальна  эксплуатаци  которых возможна в том случае, если кривизна колонковой трубы не превышает 0,3-0.4 мм/м.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности работы искривленной компоновки по стабилизации пр молинейного направлени  скважин путем расширени  области устойчивого вращени  компоновки вокруг оси скважины и исключени  вращени  компоновки вокруг собст- венной криволинейной и неподвижной оси.

Цель достигаетс  тем, что компоновка, включающа  породоразрушающий инструмент (долото, алмазную коронку и т.п.) и трубу (например, колонковую или УБТ) иск- ривленную так, что стрела прогиба от искривлени  равна радиальному зазору между колонковой трубой и скважиной, снабжаетс  ограничительными фиксаторами, выполненными , например, в виде наплавок на поверхности искривлени  колонковой трубы , которые наплавл ютс  на поверхности трубы во впадинах ее искривленных участков (со стороны, противоположной ее контакту со стенкой скважины), причем

толщина фиксатора (h) относительно поверхности трубы в зоне ее контакта со скважиной выбираетс  из соотношени  h D - d. где D и d - диаметры долота (скважины) и колонковой трубы компоновки.

Односторонн   наплавка фиксаторов по поверхности искривленной колонковой трубы во впадинах ее искривленных участков надежно фиксирует форму ее предвари- тельного искривлени  а скважине и исключает возможность вращени  трубы только относительно собственной криволинейной оси (ориентированный изгиб), Это позвол ет сохран ть устойчивость обращени  компоновки практически при неограниченном увеличении частоты вращени  и снижать начальную кривизну трубы с целью применени  компоновки дл  стабилизации пр молинейности скважин при бурении ССК, что  вл етс  существенным отличием предлагаемой компоновки от прототипа.

На фиг.1 показано размещение ограничительных фиксаторов на поверхности колонковой трубы; на фиг.2 - поперечное сечение трубы в зоне контакта ее со скважиной; на фиг.З представлена схема обращени  компоновки с ограничительным фиксатором; на фиг.4 - схема работы ограничительного фиксатора.

Компоновка (фиг.1) имеет породоразрушающий инструмент 1 (например, алмазную коронку о сочетании с расширителем) и предварительно искривленную колонкстую трубу 2, максимальный прогиб которой от искривлени  равен радиальному зазору между трубой 2 и скважиной 3 или полураз- ности диаметров породоразрушающего инструмента 1 и колонковой трубы 2. Соединение колонковой трубы с бурильной колонкой не показано.

На поверхности искривленной колонковой трубы 2 во впадине ее искривлени  в зоне контакта со скважиной со стороны, противоположной контакту, имеютс  ограничительные фиксаторы 4 (фиг.1 и 2), выполненные , например, в виде наплавок из твердого сплава, толщина которых не превосходит разности диаметров породоразрушающего инструмента и колонковой трубы. Ширина s наплавок выполн етс  произвольной , однако при этом необходимо оставл ть просветы 5 (фиг,2) дл  прохода промывочной жидкости.

Компоновка работает следующим образом .

При вращении бурового снар да с частотой , не превышающей критическую, компоновка с искривленной колонковой трубой 2 и фиксаторами А, име  контакт со скважи- нрй 3 не менее чем в трех точках А. В и С в

случае плоского искривлени  (как показано на фиг.1) или на длине не менее шага винтовой линии при пространственном спиралеобразном искривлении (не показано), устойчиво обращаетс  вокруг оси скважи- ны, чем обеспечиваетс  стабилизаци  пр молинейности ее ствола. При этом фиксаторы 4 не касаютс  скважины (фиг.З) и не участвуют в работе.

Если частота вращени  стала превы- шать критическую или изменились другие параметры, например увеличилс  коэффициент трени  в системе буровой снар д - скважина, то создаютс  услови  дл  смены видов движени , вместо обращени  возни- кает ориентированный изгиб - вращение снар да только вокруг собственной неподвижной оси. В этот момент вступают в работу ограничительные фиксаторы 4. Поворот колонковой трубы вокруг неподвижной оси трубы (фиг.4) оказываетс  возможным только на небольшой угол, определ емый величиной зазора д между фиксатором и скважиной. При этом фиксатор 4 упираетс  в стенку скважины 3 и дальнейшее враще- ние трубы вокруг своей оси становитс  невозможным , а возможным остаетс  только ее обращение. Поэтому, несмотр  на превышение критической частоты вращени , компоновка с фиксаторами 4 продолжает обращение вокруг оси скважины и по-прежнему стабилизирует ее пр молинейность. При этом фиксаторы 4 могут также находитьс  в контакте со скважиной 3, обеспечива 

тем самым Дополнительную центрацию компоновки

Экономический эффект достигаетс  за счет повышени  устойчивости обращени  компоновки и расширени  области применени , в частности, при бурении ССК.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Компоновка дл  стабилизации пр молинейности скважин, включающа  породоразрушающий инструмент и предварительно искривленную трубу, стрела прогиба которой от искривлени  равна полуразности диаметров породоразрушающе- го инструмента и трубы, а также соединительный элемент дл  соединени  с колонной бурипьных труб, отличающа - с   тем, что, с целью повышени  эффективности работы компоновки по стабилизации пр молинейного направлени  скважин путем расширени  области устойчивого вращени  компоновки вокруг оси скважины и исключени  вращени  компоновки вокруг собственной криволинейной и неподвижной оси, компоновка снабжена ограничительными фиксаторами, установленными на наружной поверхности трубы в местах ее наибольшего прогиба во впадинах искривленных участков, причем толщина h фиксаторов h выбираетс  из соотношени 

   h D-d,

   где D - диаметр породоразрушающего инструмента;

   d - диаметр трубы.

   1773998

   Сечение Г-г фиг. /

   Фиг. Z f

   Фиг 3

   Фиг.Ь