RU2010939C1

RU2010939C1 - Device for lessening borehole natural crookedness

Info

Publication number: RU2010939C1
Authority: RU
Inventors: В.Д. Куртов; А.Н. Глухов; В.И. Серебренников
Original assignee: Куртов Вениамин Дмитриевич
Priority date: 1991-03-01
Filing date: 1991-03-01
Publication date: 1994-04-15

Abstract

FIELD: drilling of vertical boreholes. SUBSTANCE: device has inner pipe provided with subs on its ends and spring-loaded outer pipe loosely disposed between them. Sub edges and outer pipe edges facing each other have shaped surfaces with protrusions formed by straight walls and those inclined towards direction of rotation. In case of outer pipe sticking, drilling string is unloaded and edges of sub and outer pipe are brought into engagement. Drilling string is slewed and shaped surfaces are brought into engagement. On slipping of inclined surfaces relative to each other, vibratory mode is initiated to release stuck pipe. To further enhance the effect obtained, ball-headed pins are mounted on pipe end surface. EFFECT: lesser crookedness of boreholes provided. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам для бурения вертикальных скважин. The invention relates to technical means for drilling vertical wells.

Известно устройство уменьшения искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней резьбой верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности [1] . A device for reducing the curvature of wells is known, including an inner pipe, threading of the upper and lower sub, having profile surfaces facing each other, [1].

Данное устройство не обеспечивает надежной работы по снижению искривления скважин. This device does not provide reliable work to reduce the curvature of wells.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для уменьшения интенсивности естественного искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней резьбой верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными и наклонными стенками, свободно установленную подпружиненную трубу с ответной переводникам торцовой поверхностью, образующей с торцами переводников зазор [2] . Closest to the proposed one is a device for reducing the intensity of natural curvature of wells, including an inner pipe, a thread connecting the upper and lower sub, having profile surfaces facing each other in the form of protrusions with vertical and inclined walls, a freely installed spring-loaded pipe with a reciprocal sub to the end surface, forming a gap with the ends of the sub [2].

Недостатком данного устройства является невозможность приложения вибрационных нагрузок, что сужает функциональные возможности устройства и снижает эффективность его применения. The disadvantage of this device is the inability to apply vibration loads, which narrows the functionality of the device and reduces the effectiveness of its use.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. The aim of the invention is to expand the functionality of the device.

Это достигается тем, что известное устройство для уменьшения естественного искривления скважин, включающее внутреннюю трубу, связанные с ней верхний и нижний переводники, имеющие на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными наклонными стенками, свободно установленную подпружиненную наружную трубу с ответной торцовой поверхностью, образующей с торцами переводников зазор, наклонные стенки профильных поверхностей наружной трубы и переводников выполнены с наклоном в сторону вращения, снабжено штырями со сферической головкой, установленными на торцовой поверхности трубы с возможностью взаимодействия с одной из наклонных стенок профильной поверхности переводников. This is achieved by the fact that the known device for reducing the natural curvature of wells, including an inner pipe, associated upper and lower sub, having profile surfaces facing each other in the form of protrusions with vertical inclined walls, a freely installed spring-loaded outer pipe with a response end a surface forming a gap with the ends of the sub, the inclined walls of the profile surfaces of the outer pipe and sub are made with an inclination in the direction of rotation, equipped pins with a spherical head mounted on the end surface of the tube to cooperate with one of the inclined wall surface profile subs.

На фиг. 1 показано описываемое устройство в исходном положении (при бурении скважины); на фиг. 2 - то же, в рабочем положении (при ликвидации прихвата наружной трубы); на фиг. 3 - положение устройства в момент ликвидации прихвата наружной трубы приложением вибрационных нагрузок, направленных вниз; на фиг. 4 - то же, в момент приложения вибрационных нагрузок, направленных вверх. In FIG. 1 shows the described device in its original position (when drilling a well); in FIG. 2 - the same, in the working position (when eliminating the sticking of the outer pipe); in FIG. 3 - the position of the device at the time of elimination of the sticking of the outer pipe by the application of vibration loads directed downward; in FIG. 4 - the same, at the time of application of vibrational loads directed upward.

Устройство состоит из внутренней трубы 1, связанных с ней резьбой верхнего 2 и нижнего 3 переводников и свободно установленной подпружиненной наружной трубы 4. Переводники 2 и 3 имеют на обращенных друг к другу торцах профильные поверхности в виде выступов с вертикальными и наклонными стенками, а на торцах наружной трубы выполнена ответная переводникам поверхность. Эти поверхности выполнены с возможностью получения вибрационных нагрузок при вращении колонны бурильных труб, соединенной с внутренней трубой 1. Возможно несколько видоизменений профильных поверхностей. Например, профильные поверхности могут иметь одну вертикальную и одну наклонную стенки с наклоном их в сторону вращения. Возможен вариант, когда в переводниках 2 и 3 наклонные стенки выполнены с наклоном в сторону вращения, а в прилегающих торцах наружной трубы 4 установлены штыри 5 и 6 со сферическими головками с возможностью взаимодействия в рабочем положении с одной из наклонных стенок профильной поверхности переводников 2 и 3. Внутри средней части наружной трубы 4 имеется буртик 7. The device consists of an inner pipe 1, associated with a thread of the upper 2 and lower 3 sub and a freely installed spring-loaded outer pipe 4. The sub 2 and 3 have profile surfaces facing each other in the form of protrusions with vertical and inclined walls, and at the ends the outer pipe is mated to the sub surface. These surfaces are made with the possibility of vibration loads during rotation of the drill pipe string connected to the inner pipe 1. Several modifications of the profile surfaces are possible. For example, profile surfaces can have one vertical and one inclined wall with their inclination in the direction of rotation. It is possible that in the sub 2 and 3 the inclined walls are inclined in the direction of rotation, and in the adjacent ends of the outer pipe 4 there are pins 5 and 6 with spherical heads with the possibility of interaction in the working position with one of the inclined walls of the profile surface of the sub 2 and 3 . Inside the middle part of the outer pipe 4 there is a shoulder 7.

Профильные поверхности переводников 2 и 3 имеют впадины 8 и 9 и выступы 10 и 11. Наружная поверхность переводников 2 и 3 выполнена ступенчатой и их ступень 12 (13) меньшего диаметра служит центратором наружной трубы 4. Между прилегающими торцами переводников 2 и 3 и буртиком 7 трубы 4 установлены подпружиненные с помощью пружин 14 и 15 подшипники 16 и 17 и кольца 18 и 19. The profile surfaces of the sub 2 and 3 have depressions 8 and 9 and the protrusions 10 and 11. The outer surface of the sub 2 and 3 is made stepped and their step 12 (13) of smaller diameter serves as the centralizer of the outer pipe 4. Between the adjacent ends of the sub 2 and 3 and the shoulder 7 pipes 4 are installed spring-loaded with springs 14 and 15 bearings 16 and 17 and the rings 18 and 19.

Устройство в сборе устанавливается над буровым наконечником на бурильных трубах 20 (см. фиг. 2). The complete assembly is mounted above the drill bit on drill pipes 20 (see FIG. 2).

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В процессе бурения наружная труба 4 играет роль жесткого центратора (см. фиг. 1 и 2), являющегося стабилизатором направления скважины. Так как между наружной трубой 4 и переводниками 2 и 3 имеется осевой зазор, между трубами 1 и 4 - радиальный зазор, то наружная труба 4 не подвергается воздействию осевых нагрузок и ей не передается крутящий момент. Таким образом, наружная труба 4 в процессе бурения не изгибается и не вращается. In the process of drilling, the outer pipe 4 plays the role of a hard centralizer (see Figs. 1 and 2), which is a stabilizer of the direction of the well. Since there is an axial clearance between the outer pipe 4 and the sub 2 and 3, there is a radial clearance between the pipes 1 and 4, the outer pipe 4 is not subjected to axial loads and torque is not transmitted to it. Thus, the outer pipe 4 during the drilling process does not bend or rotate.

В случае прихвата наружной трубы 4 устанавливают при какой осевой нагрузке (сжимающей или растягивающей) нужно вести работы по ликвидации прихвата. Если труба 4 заклинена в процессе подъема колонны бурильных труб 20, то вначале пытаются на трубу 4 создать нагрузку вниз разгрузкой части веса колонны 20, например 2 тс. При этой нагрузке вводят в зацепление торец переводника 2 с верхним торцом трубы 4, после чего ее пытаются провернуть приложением расчетного момента. Если эти работы не приносят успеха, то пытаются перестроить режим работы устройства на вибрационный. Для этого разгружают колонну 20 так, что сжимают пружину 14 и дополнительно передают на трубу 4 сжимающую нагрузку, например 100 кгс. При этой нагрузке начинают вращать бурильную колонну 20, например, со скоростью 20 об/мин. Если устройство имеет четыре профильные поверхности, то при этом инструмент совершает 80 вибраций в минуту. Если шесть профильных поверхностей - 120 вибраций в минуту. При скорости вращения 60 об/мин количество вибраций будет соответственно 240 и 360 в минуту. Изменяя осевую нагрузку, изменяют величину возмущающих осевых усилий. Таким образом подбирают рациональный режим работы устройства и работают им до тех пор, пока не ликвидируется прихват наружной трубы 4. In the case of sticking of the outer pipe 4, it is established at what axial load (compressive or tensile) it is necessary to carry out work to eliminate the sticking. If the pipe 4 is stuck in the process of lifting the drill string 20, then first try to create a downward load on the pipe 4 by unloading part of the weight of the string 20, for example 2 tf. At this load, the end face of the sub 2 is brought into engagement with the upper end of the pipe 4, after which they try to crank it by applying the calculated moment. If these works do not bring success, then they try to rebuild the device's operating mode to vibration. To do this, unload the column 20 so that compress the spring 14 and additionally transfer to the pipe 4 a compressive load, for example 100 kgf. At this load, the drill string 20 begins to rotate, for example, at a speed of 20 rpm. If the device has four profile surfaces, then the instrument makes 80 vibrations per minute. If six profile surfaces - 120 vibrations per minute. At a rotation speed of 60 rpm, the number of vibrations will be 240 and 360 per minute, respectively. By changing the axial load, the magnitude of the perturbing axial forces is changed. In this way, a rational mode of operation of the device is selected and it is operated until the seizure of the outer pipe 4 is eliminated.

В ряде случаев наружная труба 4 оказывается прихваченной при спуске бурильной колонны 20. В этом случае к колонне 20 прикладывают дополнительную растягивающую нагрузку и работы проводят в том же порядке, что приведено выше для прихвата в момент подъема. После ликвидации прихвата труба 4 под действием сил упругости пружин 14 и 15 подается на прежнее место. При этом наружная труба 4 вновь выполняет роль жесткого стабилизатора направления скважины. In some cases, the outer pipe 4 is caught during the descent of the drill string 20. In this case, an additional tensile load is applied to the string 20 and the work is carried out in the same manner as described above for sticking at the time of lifting. After eliminating the sticking, the pipe 4 under the action of the elastic forces of the springs 14 and 15 is fed to its original place. In this case, the outer pipe 4 again acts as a rigid stabilizer for the direction of the well.

Применение устройства повышает эффективность строительства скважин за счет снижения интенсивности естественного искривления их стволов, особенно в сложных горно-геологических условиях, когда бурение ведется при высокой степени естественного искривления скважин. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1008400, кл. Е 21 В 7/10, 1990. The use of the device increases the efficiency of well construction by reducing the intensity of the natural curvature of their trunks, especially in difficult geological conditions, when drilling is carried out with a high degree of natural curvature of the wells. (56) 1. USSR author's certificate N 1008400, cl. E 21 B 7/10, 1990.

2. Авторское свидетельство СССР N 1564320, кл. Е 21 В 7/10, 1990. 2. USSR author's certificate N 1564320, cl. E 21 B 7/10, 1990.

Claims

1. A DEVICE FOR REDUCING THE INTENSITY OF NATURAL BORING OF WELLS, including an inner pipe, a thread connected to it by upper and lower sub, having profile surfaces facing each other in the form of protrusions with vertical and inclined walls, a freely installed spring-loaded outer pipe with a counter end a surface forming a gap with the ends of the sub, characterized in that, in order to expand the functionality, the inclined walls of the profile surfaces of the bunk the pipe and the sub are made with an inclination towards rotation.

2. The device according to p. 1, characterized in that it is equipped with pins with a spherical head mounted on the end surface of the pipe with the possibility of interaction in the working position with one of the inclined walls of the profile surface of the sub.