RU198244U1

RU198244U1 - CENTER DRILL PIPE

Info

Publication number: RU198244U1
Application number: RU2020108739U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Васильевич Нескромных; Павел Геннадьевич Петенёв; Баочанг Лиу
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2020-06-25

Abstract

Полезная модель относится к области буровой техники и может использоваться в компоновке бурильной колонны, предназначенной для бурения наклонных и горизонтальных участков скважин. Технический результат заключается в снижении сил сопротивления продольному продвижению наклонному и горизонтальному участку колонны с целью повышения эффективности бурения скважин с наклонным и горизонтальным окончанием, а также увеличения максимально возможной протяженности горизонтального и сложнопрофильного участка при бурении скважин для повышения качества отработки месторождений нефти и газа. Бурильная труба с центраторами содержит круглый трубчатый центратор, ребра центратора и эксцентричную полую емкость с размещенными внутри нее металлическими шарами и перегородками внутри эксцентричной полой емкости перпендикулярно ее оси, которые делят ее на равные отсеки с равным объемом металлических шаров по отсекам. 1 ил.The utility model relates to the field of drilling equipment and can be used in the layout of the drill string designed for drilling inclined and horizontal sections of wells. The technical result consists in reducing the resistance forces to the longitudinal advancement of the inclined and horizontal sections of the column in order to increase the efficiency of drilling wells with inclined and horizontal ends, as well as to increase the maximum possible length of the horizontal and complex sections when drilling wells to improve the quality of oil and gas fields. A drill pipe with centralizers contains a round tubular centralizer, centralizer ribs and an eccentric hollow tank with metal balls placed inside it and partitions inside the eccentric hollow tank perpendicular to its axis, which divide it into equal compartments with an equal volume of metal balls in the compartments. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области буровой техники и может использоваться в компоновке бурильной колонны, предназначенной для бурения наклонных и горизонтальных участков скважин.The utility model relates to the field of drilling equipment and can be used in the layout of the drill string, designed for drilling inclined and horizontal sections of wells.

Известен упругий центратор (патент RU №2088742, Е21В 17/10, публ. 27.08.1997), содержащий ствол и установленный на нем с помощью радиальных опор и распорной втулки каркас с дугообразными опорными планками.Known elastic centralizer (patent RU No. 2088742, ЕВВ 17/10, publ. 08/27/1997), containing the barrel and mounted on it using radial bearings and spacer sleeve frame with arcuate support strips.

Известен также центратор (патент RU №2387794, Е21В 17/10, публ. 27.04.2010), содержащий ствол и раздвижные уплотнительные элементы выполненные из упругого материала и установленные на стволе. Раздвижные уплотнительные элементы выполнены в виде, по меньшей мере, двух переходящих один в другой шаровых пояса с равновеликими радиусами сфер, замыкаемых дальними торцами навстречу друг другу на цилиндрической по преимуществу части ствола, и армированы относительно упругим бандажом типа замкнутой лестницы или беличьего колеса, устанавливаемым в распор шаровых поясов.A centralizer is also known (patent RU No. 2387794, ЕВВ 17/10, publ. 04/27/2010) containing a barrel and sliding sealing elements made of elastic material and mounted on the barrel. Sliding sealing elements are made in the form of at least two spherical belts converging one into another with equal radii of spheres closed by distant ends facing each other on a cylindrical part of the barrel, and reinforced with a relatively elastic bandage such as a closed staircase or squirrel-wheel mounted in spacer of ball belts.

Недостатком указанных изобретений является малая площадь соприкосновения опорных элементов со стенкой скважины, что может привести к возрастанию деформации упругих элементов, увеличению сопротивления при движении центратора по неровностям стенки скважины.The disadvantage of these inventions is the small contact area of the support elements with the wall of the well, which can lead to an increase in the deformation of the elastic elements, an increase in resistance when the centralizer moves along the irregularities of the well wall.

Известен упругий центратор (патент RU №2333343, Е21В 17/10, опубл. 10.09.2008), содержащий ствол и установленный на нем с помощью радиальных опор и распорной втулки каркас с дугообразными планками. На стволе установлен дополнительный каркас. Дугообразные планки обоих каркасов жестко соединены прямыми опорными планками.Known elastic centralizer (patent RU No. 23333343, ЕВВ 17/10, publ. 09/10/2008) containing a barrel and a frame with arcuate planks mounted on it using radial bearings and a spacer sleeve. An additional frame is installed on the barrel. The arcuate slats of both frames are rigidly connected by straight support strips.

Недостатком данного технического решения является его низкая эффективность при бурении горизонтальных и наклонных участков скважин вследствие высокого сопротивления колонны бурильных труб продольному перемещению в процессе бурения из-за отсутствия, механизмов, снижающих силы сопротивления продольному перемещению колонны бурильных труб.The disadvantage of this technical solution is its low efficiency when drilling horizontal and inclined sections of wells due to the high resistance of the drill string to longitudinal movement during drilling due to the absence of mechanisms that reduce the resistance to longitudinal movement of the drill string.

Известен центратор бурильного инструмента содержащий муфту для присоединения к колонне бурильных труб, соединенный с муфтой полый шток, крышку, являющуюся ограничителем хода для плашек, перемещающихся по конусному корпусу, переводник с гидравлическими каналами для промывочной жидкости, к которым приварены фонари с отверстиями, внутри которых расположены полые тефлоновые шары с плотностью, меньшей плотности промывочной жидкости, и цилиндр, являющиеся направляющими для поршня-толкателя, разрезанного на четыре части по числу плашек, резиновое кольцо, четыре винта, манжету, стальное нажимное кольцо, образующие сальниковый узел, башмак, гибко связывающий переводник и цилиндр, служащий также для соединения центратора с колонной бурильных труб (RU 2151853 от 23.11.1998, опубл. 27.06.2000 Бюл. №18). Однако данное изобретение решает техническую задачу улучшения очистки ствола горизонтальных скважин за счет эксцентричного расположения колонны бурильных труб, смещенной к верхней стенке горизонтального ствола и не направлено на снижение сил сопротивления продольному продвижению горизонтального участка колонны с целью повышения эффективности бурения скважин.A well-known drill tool centralizer containing a sleeve for connecting to a drill pipe string, a hollow rod connected to the sleeve, a cover that is a travel stop for dies moving along the conical body, an adapter with hydraulic channels for flushing fluid, to which are welded lanterns with holes inside which are located hollow Teflon balls with a density lower than the density of the washing liquid, and the cylinder, which are guides for the plunger piston, cut into four parts by the number of dies, a rubber ring, four screws, a sleeve, a steel pressure ring, forming a stuffing box, shoe, flexibly connecting the sub and a cylinder that also serves to connect the centralizer with the drill pipe string (RU 2151853 dated 11/23/1998, publ. 06/27/2000 Bull. No. 18). However, this invention solves the technical problem of improving the cleaning of the horizontal wellbore due to the eccentric location of the drill pipe string offset to the upper wall of the horizontal wellbore and is not aimed at reducing the resistance to longitudinal advancement of the horizontal section of the string in order to increase the efficiency of well drilling.

За прототип принято изобретение по з. №2019131273 (решение о выдаче от 15.01.2020), содержащее круглый трубчатый центратор, ребра центратора и эксцентричную полую емкость с размещенными внутри нее металлическими шарами, что одновременно обеспечивает снижение веса компоновки бурильных труб, центрацию колонны, эксцентриситет вращающейся колонны и генерирование механических колебаний.For the prototype adopted the invention of z. No.2019131273 (extradition order dated 01/15/2020), containing a round tubular centralizer, centralizer ribs and an eccentric hollow tank with metal balls placed inside it, which simultaneously reduces the weight of the drill pipe assembly, the centering of the string, the eccentricity of the rotating string and the generation of mechanical vibrations.

Недостатком данного изобретения является снижение эффективности его работы при бурении наклонных скважин, что обусловлено скатыванием металлических шаров в нижнюю часть эксцентричной полой емкости с исключением их подвижности во время вращения бурильной колонны и, как следствие, прекращению генерации механических колебаний. Отсутствие механических колебаний приводит к росту сил сопротивления перемещению наклонного участка колонны и ведет к снижению эффективности бурения наклонных участков скважин.The disadvantage of this invention is the decrease in the efficiency of its operation when drilling deviated wells, which is caused by rolling metal balls into the lower part of the eccentric hollow tank with the exception of their mobility during rotation of the drill string and, as a result, the cessation of the generation of mechanical vibrations. The absence of mechanical vibrations leads to an increase in the resistance forces to movement of the inclined section of the column and reduces the efficiency of drilling inclined sections of the wells.

Полезная модель направлена на снижение сил сопротивления продольному продвижению наклонному и горизонтальному участку колонны с целью повышения эффективности бурения скважин с наклонным и горизонтальным окончанием, а также увеличения максимально возможной протяженности горизонтального и сложнопрофильного участка при бурении скважин для повышения качества отработки месторождений нефти и газа.The utility model is aimed at reducing the resistance to longitudinal advancement of an inclined and horizontal section of a string in order to increase the efficiency of drilling wells with an inclined and horizontal end, as well as increasing the maximum possible length of a horizontal and complex profile section when drilling wells to improve the quality of oil and gas fields.

Для этого бурильная труба с центраторами, содержащая круглый трубчатый центратор, ребра центратора и эксцентричную полую емкость с размещенными внутри нее металлическими шарами снабжена перегородками, разделяя, общий объем металлических шаров по отсекам эксцентричной полой емкости.For this, a drill pipe with centralizers, containing a round tubular centralizer, centralizer ribs and an eccentric hollow tank with metal balls placed inside it, is provided with partitions, dividing the total volume of metal balls in the compartments of the eccentric hollow tank.

Разделяя, таким образом, общий объем металлических шаров 6 по отсекам эксцентричной полой емкости 5, исключается их скученность в ее нижней части. Объем шаров в каждом из отсеков, таким образом, не создает препятствия для перемещения шаров в пространстве отсека с обеспечением генерации механических колебаний в процессе вращения бурильной трубы даже в наклонной скважине.Thus, dividing the total volume of metal balls 6 into the compartments of the eccentric hollow tank 5, their crowding in its lower part is excluded. The volume of balls in each of the compartments, therefore, does not create an obstacle for moving the balls in the space of the compartment, ensuring the generation of mechanical vibrations during the rotation of the drill pipe, even in an inclined well.

Такое выполнение конструкции одновременно обеспечивает снижение веса компоновки бурильных труб, центрацию колонны, эксцентриситет вращающейся колонны и генерирование механических колебаний даже при бурении наклонных скважин.This design at the same time provides a reduction in the weight of the drill pipe assembly, the alignment of the string, the eccentricity of the rotating string and the generation of mechanical vibrations even when drilling deviated wells.

Снижение веса участка компоновки обеспечивается благодаря наличию эксцентричной полой емкости с перегородками, соединенной с обоих концов с круглыми трубчатыми центраторами. Кроме того, наличие эксцентричной полой емкости с перегородками обеспечивает при вращении колонны бурильных труб повышение центробежной силы, что в процессе бурения будет способствовать «поднятию» участка колонны бурильных труб с обеспечением вращения колонны вокруг оси скважины. Подобный вид вращения колонны будет снижать коэффициент трения между колонной и станками скважины, способствовать более эффективному очищению ствола скважины от шлама, снижать силу необходимую для продольного перемещения горизонтального и наклонного участка ствола скважины.The weight reduction of the layout section is ensured by the presence of an eccentric hollow tank with partitions connected at both ends with round tubular centralizers. In addition, the presence of an eccentric hollow tank with partitions provides an increase in centrifugal force during rotation of the drill pipe string, which during drilling will help to “lift” the section of the drill pipe string to ensure the rotation of the string around the axis of the well. This type of rotation of the string will reduce the coefficient of friction between the string and the machine tools, contribute to a more effective cleaning of the wellbore from sludge, reduce the force necessary for the longitudinal movement of the horizontal and inclined sections of the wellbore.

Заявляемая конструкция иллюстрируется на чертеже.The inventive design is illustrated in the drawing.

Где: металлический корпус 1, соединительные элементы 2, трубчатый центратор 3, ребра трубчатого центратора 4, эксцентричная полая емкость 5, металлические шары 6, перегородки 7.Where: metal housing 1, connecting elements 2, tubular centralizer 3, ribs of the tubular centralizer 4, eccentric hollow tank 5, metal balls 6, partitions 7.

В процессе бурения, трубчатый центратор 3 и ребра трубчатого центратора 4 обеспечивают центрацию в стволе скважины колонны бурильных труб горизонтального и наклонного участка, при этом обеспечивается снижение площади соприкосновения колонны бурильных труб о стенки скважины, что способствует более эффективному продольному продвижению колонны бурильных труб. Также в процессе бурения трубчатый центратор 3 и эксцентричная полая емкость 5 с перегородками 7 из-за эффекта плавучести снижают вес участка колонны бурильных труб, что также благоприятно сказывается на продвижении горизонтального участка скважины. Кроме того, эксцентричная полая емкость 5 создает эксцентриситет центра масс поперечного сечения трубы с центрирующими элементами, что в процессе бурения приводит к возникновению центробежной силы, которая в свою очередь заставляет двигаться прилегающий к ней участок колонны вокруг оси скважины, тем самым создавая благоприятные условия для продвижения колонны бурильных труб в горизонтальном участке скважины. При этом эксцентричная полая емкость 5 с перегородками 7 содержит равномерно размещенные в ней стальные шары 6, которые в процессе вращения колонны ударяясь о стенки, и соударяясь друг с другом, начинают генерировать вибрационные колебания, возникновение которых, приводит к снижению коэффициента трения между колонной бурильных труб и стенками скважины. Одновременно с этим перегородки 7 разделяют общий объем стальных шаров 6 на равные части внутри эксцентричной полой емкости 5, препятствуя их скученности в ее нижней части, при бурении наклонных скважин обеспечивая, таким образом, непрерывное генерирование вибрационных колебаний. Наличие металлических шаров 6 увеличивает эксцентриситет эксцентричный полой емкости 5.During drilling, the tubular centralizer 3 and the ribs of the tubular centralizer 4 provide centering in the borehole of the drill pipe string of a horizontal and inclined section, while reducing the contact area of the drill pipe string against the borehole wall, which contributes to more efficient longitudinal advancement of the drill pipe string. Also, during the drilling process, the tubular centralizer 3 and the eccentric hollow tank 5 with partitions 7, due to the buoyancy effect, reduce the weight of the section of the drill pipe string, which also favorably affects the advancement of the horizontal section of the well. In addition, the eccentric hollow tank 5 creates an eccentricity of the center of mass of the cross section of the pipe with centering elements, which during drilling leads to the emergence of centrifugal force, which in turn forces the adjacent section of the column to move around the axis of the well, thereby creating favorable conditions for advancement drill string in a horizontal section of the well. In this case, the eccentric hollow tank 5 with partitions 7 contains steel balls 6 evenly placed in it, which during the rotation of the string striking the walls and colliding with each other begin to generate vibrational oscillations, the occurrence of which leads to a decrease in the coefficient of friction between the drill pipe string and well walls. At the same time, partitions 7 divide the total volume of steel balls 6 into equal parts inside an eccentric hollow tank 5, preventing them from crowding in its lower part, while drilling deviated wells, thus ensuring continuous generation of vibrational vibrations. The presence of metal balls 6 increases the eccentricity of the eccentric hollow vessel 5.

Работа устройства.The operation of the device.

Крутящий момент и осевое усилие передается на корпус 1 посредством соединительных элементов 2, при этом трубчатый центратор 3 и ребра трубчатого центратора 4 обеспечивают центрацию корпуса 1 в стволе скважины с одновременным снижением контактной площади поверхности. Эксцентричная полая емкость 5 в процессе вращения обеспечивает вид вращения бурильных труб вокруг оси скважины, а металлические шары 6 ударяясь о стенки и соударяясь друг с другом начинают генерировать вибрационные колебания, возникновение которых, приводит к снижению коэффициента трения между колонной бурильных труб и стенками скважины, увеличивая смещение центра масс эксцентричный полой емкости 5. Перегородки 7 эксцентричной полой емкости 5 при бурении наклонных участков скважин препятствуют скатыванию металлических шаров в ее нижнюю часть с сохранением возможности генерации механических колебаний.Torque and axial force are transmitted to the housing 1 by means of connecting elements 2, while the tubular centralizer 3 and the ribs of the tubular centralizer 4 provide centering of the housing 1 in the wellbore while reducing the contact surface area. The eccentric hollow tank 5 during rotation provides a view of the rotation of the drill pipe around the axis of the borehole, and metal balls 6 hitting the walls and colliding with each other begin to generate vibrational oscillations, the occurrence of which leads to a decrease in the friction coefficient between the drill pipe string and the borehole walls, increasing the displacement of the center of mass of the eccentric hollow tank 5. Partitions 7 of the eccentric hollow tank 5 when drilling inclined sections of the wells prevent the rolling of metal balls into its lower part while maintaining the possibility of generating mechanical vibrations.

Технический результат заявляемой конструкции заключается в снижении сил сопротивления колонны продольному продвижению в наклонном и горизонтальном участке ствола и обеспечению проходки более протяженных скважин с горизонтальным и сложнопрофильным окончанием.The technical result of the claimed design is to reduce the resistance forces of the column to longitudinal advancement in an inclined and horizontal section of the trunk and to ensure the penetration of longer wells with a horizontal and complex profile ending.

Claims

A drill pipe with centralizers, containing a round tubular centralizer, centralizer ribs and an eccentric hollow tank with metal balls placed inside it, characterized in that partitions are placed inside the eccentric hollow tank perpendicular to its axis, which divide it into equal compartments with an equal volume of metal balls along the compartments .