RU1810553C

RU1810553C - Rotary turbodrill

Info

Publication number: RU1810553C
Application number: SU904816997A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Рыбалка; Виктор Владимирович Захаров; Самдык Черувич Ли; Владимир Ильич Либерман; Юрий Генрихович Гунькин
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники
Priority date: 1990-04-23
Filing date: 1990-04-23
Publication date: 1993-04-23

Abstract

Использование: при бурении скважин большого диаметра. Сущность изобретени : породоразрушающий инструмент выполнен в виде цилиндрической фрезы со срезанной боковой поверхностью, при этом срез выполнен криволинейным с центром кривизны, смещенным от оси фрезы в сторону , противоположную срезу, вооружение фрезы размещено на ее торце, срезе и боковой поверхности, а удвоенное минимальное рассто ние от среза до оси бура меньше или равно максимальному поперечному сечению набора ут желителей. 2 ил.Usage: when drilling wells of large diameter. The inventive rock-cutting tool is made in the form of a cylindrical cutter with a cut side surface, the cut is made curved with the center of curvature shifted from the cutter axis to the side opposite to the cut, the armament of the cutter is placed on its end, cut and side surface, and the doubled minimum distance The cross section from the cut to the drill axis is less than or equal to the maximum cross section of the set of holders. 2 ill.

Description

Изобретение относитс к буровой технике и может быть использовано при бурении вертикальных скважин большого диаметра.The invention relates to drilling equipment and can be used for drilling large vertical wells.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей бура и уменьшение отклонени оси скважины от вертикали. The purpose of the invention is to expand the functionality of the drill and reduce the deviation of the axis of the well from the vertical.

Техническое преимущество предложенного бура по сравнению с прототипом состоит в том, что РТБ имеет диаметр в транспортном положении, равный или меньше диаметра скважины, а в рабочем положении - больше диаметра скважины. Кроме того, породоразрушающий инструмент имеет вооружение на боковой и торцовой поверхност х.The technical advantage of the proposed drill in comparison with the prototype is that the RTB has a diameter in the transport position equal to or less than the diameter of the well, and in the working position is larger than the diameter of the well. In addition, the rock cutting tool has weapons on the side and end surfaces.

Общественно-полезное преимущество заключаетс в том, что РТБ позвол ет образовать местную уширенную полость в скважине . Эта полость способствует повышению эффективности буровых работ при исправлении кривизны в ранее пробуренном стволе скважины.A socially beneficial advantage is that the RTB allows the formation of a local broadened cavity in the well. This cavity helps to increase the efficiency of drilling operations when correcting curvature in a previously drilled wellbore.

На фиг.1 показан роторно-турбинный бур, общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1.Figure 1 shows a rotary-turbine drill, a General view; figure 2 is a section aa in figure 1.

Роторно-турбинный бур состоит из траверсы 1, набора ут желителей 2 и турбобуров 3, прикрепленных к траверсе 1, На валу 4 одного из турбобуров закрепл етс породоразрушающий инструмент 5, а на другом -заглушка 6. Породоразрушающий инструмент 5 выполнен в виде цилиндрической фрезы, армированной породоразрушаю- щими элементами, расположенными на ее торце и боковой поверхности 7. Бокова поверхность 7 фрезы имеет срез 8, который выполнен криволинейным по радиусу с центром , смещенным от оси фрезы в сторону, противополох ную срезу. Причем удвоенное минимальное рассто ние от среза 7 фрезы до оси бура 10 меньше или равно максимальному поперечному сечению набора ут желителей 2.The rotor-turbine drill consists of a cross-beam 1, a set of weights 2 and a turbo-drill 3 attached to the cross-bar 1, a rock-cutting tool 5 is fixed on the shaft 4 of one of the turbo-drills, and a plug 6 is fixed on the other. The rock-cutting tool 5 is made in the form of a cylindrical cutter, reinforced with rock-cutting elements located on its end and lateral surface 7. The side surface 7 of the cutter has a slice 8, which is made curved along the radius with the center offset from the axis of the cutter to the side of the anti-cutting cut. Moreover, the doubled minimum distance from the cutter 7 of the cutter to the axis of the drill 10 is less than or equal to the maximum cross section of the set of holders 2.

Роторно-турбинный бур работает следующим образом.Rotor-turbine drill works as follows.

С/)WITH/)

сwith

ооoo

о ел ел woh eaten w

У подготовленного к работе бура породоразрушающий инструмент 5 ориентируют таким образом, чтобы срез 8 на боковой поверхности 7 был направлен в сторону, противоположную оси скважины 9. В таком положении бур на бурильных трубах спускают в скважину до интервала, в котором, по данным инклинометрических исследований , отмечено искривление ствола. При этом РТБ скользит своим корпусом по лежачей стенке в искривленном стволе. Остановившись на намеченной отметке глубины, включают буровой насос и прокачивают жидкость через турбобур. В таком положении долото не вращаетс , так как ему меша- ет стенка скважины, но его кромка, образованна пересечением цилиндрической поверхности и скоса, прижимаетс к стенке скважины с усилием, завис щим от крут щего момента, развиваемого турбобуром . С поверхности ротором начинают вращать .с повышенной частотой колонну бурильных труб вместе с РТБ. Так как масса фрезы 5 относительно оси 10 бура динамически не уравновешена, то указанна выше кромка под вли нием центробежной силы дополнительно прижимаетс к стенке скважины , Так как осевой подачи бура при этом нет, то породоразрушающий инструмент только фрезерует стенку скважины, постепенно расшир ее. Фреза при этом кроме переносного вращени имеет возможность частично вращатьс и вокругсвоей оси. Вращение бура ротором ведут до тех порь пока в скважине на уровне долота не выбуритс кольцевое пространство 11, в котором долото начнет свободно вращатьс .In a drill prepared for operation, the rock cutting tool 5 is oriented so that the cut 8 on the side surface 7 is directed to the side opposite to the axis of the bore 9. In this position, the drill on the drill pipes is lowered into the borehole to an interval in which, according to inclinometric studies, marked curvature of the trunk. In this case, the RTB slides its body along the lying wall in a curved trunk. Stopping at the intended depth mark, turn on the mud pump and pump the fluid through the turbodrill. In this position, the bit does not rotate, as it is hindered by the wall of the well, but its edge, formed by the intersection of the cylindrical surface and the bevel, is pressed against the wall of the well with a force depending on the torque developed by the turbodrill. From the surface, the drill pipe string begins to rotate with increased frequency along with the RTB. Since the mass of the cutter 5 relative to the axis 10 of the drill is not dynamically balanced, the aforementioned edge is additionally pressed against the wall of the well under the influence of centrifugal force. Since there is no axial feed of the drill, the rock cutting tool only mills the well wall, gradually expanding it. In addition to the portable rotation, the cutter also has the ability to partially rotate around its axis. The rotor is rotated until an annular space 11 is drilled in the borehole at the level of the bit, in which the bit begins to rotate freely.

Образование такой полости 11 возможно проводить как в вертикальных скважинах , так и в искривленных.The formation of such a cavity 11 can be carried out both in vertical wells and in curved ones.

После этого вместе с вращением ротором колонны бурильных труб и РТБ осуществл ют осевую подачу. При этом будет происходить расширение пробуренной ранее скважины. После того как РТБ углубитс на свою длину, он займет в образованной полости более вертикальное положение. Ось образованной полости смещена в сторону лежачей стенки, что определ ет эффективность исправлени кривизны скважины. Однако, если пробуренный ранее ствол имел значительное отклонение оси от вертикали , то РТБ будет своим корпусом касатьс лежачей стенки скважины. Продолжа углубление, фреза, проход к лежачей стенке скважины, своей кромкой, образованной пересечением цилиндрической поверхности иThen, along with the rotor rotation of the drill string and the RTB, an axial feed is performed. In this case, the previously drilled well will expand. After the RTB has deepened to its length, it will occupy a more vertical position in the formed cavity. The axis of the cavity formed is biased towards the lying wall, which determines the effectiveness of correcting the well curvature. However, if the previously drilled wellbore had a significant deviation of the axis from the vertical, then the RTB will touch the lying wall of the well with its body. Continuing the deepening, cutter, passage to the lying wall of the well, with its edge formed by the intersection of the cylindrical surface and

скосом, постепенно внедр етс и разрушает ее. Такое бурение ведут до тех пор, пока РТБ не займет вертикальное положение. При этом может произойти зарезка нового ствола , если скважина была значительно искривлена , или при незначительном искривлении, будет выполаживание искривленного ствола .bevel, gradually penetrates and destroys it. Such drilling is carried out until the RTB takes up a vertical position. In this case, a new barrel may be cut if the well has been significantly curved, or if there is slight curvature, the curved trunk will flatten out.

Предлагаемым буром можно осуществл ть местное уширение в скважине, в томThe proposed drill can carry out local broadening in the well, including

числе из-под башмака обсадной колонны.number from under the casing shoe.

Таким образом, предложенным РТБ по сравнению с прототипом можно уменьшать отклонение оси скважины от вертикали, производить зарезку нового ствола в наклонной скважине, образовывать местное уширение в скважине на любой глубине и расшир ть скважину ниже башмака обсадной колонны.Thus, the proposed RTB, in comparison with the prototype, can reduce the deviation of the axis of the well from the vertical, make a new hole in the deviated well, create local broadening in the well at any depth and expand the well below the casing shoe.

Фор мул а изобретени Formula of the invention

Роторно-турбинный бур, включающий траверсу с турбобурами, набор ут желителей и породоразрушающий инструмент в виде цилиндрической фрезы, закрепленный на турбобуре периферийного р да, о т л и ч аю щ и и с тем, что, с целью расширени функциональных возможностей и уменьшени отклонени оси скважины от вертикали, породоразрушающий инструмент выполнен в виде фрезы со срезанной боковой поверхностью , при этом срез выполнен криволинейным с центром кривизны, смещенным от оси фрезы в сторону, противоположную срезу , дополнительное вооружение фрезы размещено на ее боковой поверхности, аA rotary-turbine drill, including a traverse with turbodrills, a set of cutters and a rock cutting tool in the form of a cylindrical cutter, mounted on a peripheral-row turbodrill, is optional and in order to expand functionality and reduce deviation the axis of the well from the vertical, the rock cutting tool is made in the form of a cutter with a cut side surface, while the cut is made curved with a center of curvature offset from the cutter axis in the direction opposite to the cut, additional weapons milling cutters placed on its side surface, and

удвоенное минимальное рассто ние от среза до оси бура меньше или равно максимальному поперечному сечению набора ут желителей.the doubled minimum distance from the cut to the drill axis is less than or equal to the maximum cross section of the set of holders.

Фиа.1Fia. 1