RU2147664C1 - Method of well drilling - Google Patents

Method of well drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2147664C1
RU2147664C1 RU98110714/03A RU98110714A RU2147664C1 RU 2147664 C1 RU2147664 C1 RU 2147664C1 RU 98110714/03 A RU98110714/03 A RU 98110714/03A RU 98110714 A RU98110714 A RU 98110714A RU 2147664 C1 RU2147664 C1 RU 2147664C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drill
drilling
pipes
pipe
carried out
Prior art date
Application number
RU98110714/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98110714A (en
Inventor
А.М. Забелин
Г.Ю. Микульшин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер" filed Critical Закрытое акционерное общество "ТехноЛазер"
Priority to RU98110714/03A priority Critical patent/RU2147664C1/en
Publication of RU98110714A publication Critical patent/RU98110714A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2147664C1 publication Critical patent/RU2147664C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas producing industry. SUBSTANCE: method may be used in production of oil, gas, etc., in exploration of oil and gas fields, and in earth drilling for investigation purposes. Distinguishing feature of the method is the fact that joining of drill pipes to one another and their disconnection in the course of drilling are carried out for one revolution by one laser beam tool and without interruption of drilling process. EFFECT: higher productivity and reliability of drilling equipment. 2 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области бурения скважин и может быть использовано при добыче нефти, газа и др., при разведке нефти и газа, а также при бурении земли в исследовательских целях. The present invention relates to the field of well drilling and can be used in the production of oil, gas, etc., in the exploration of oil and gas, as well as in the drilling of land for research purposes.

Традиционные способы бурения предполагают последовательное бурение вглубь породы буром, который размещается на конце бурильных труб. Выбуренная порода выносится на поверхность непрерывной струей глинистого раствора (см., например, [1]). По мере того как бур вместе с первой бурильной трубой опускается в землю, новая бурильная труба соединяется с первой. Для соединения бурильных труб между собой используют [2], либо через муфту с двумя внутренними резьбами на обоих концах (наддолотные трубы), либо с внутренней резьбой на одном конце и наружной на другом (промежуточные трубы), либо бурильными замками. Легкосплавные трубы со стальными облегченными бурильными замками имеют также на концах стандартные резьбы. Traditional drilling methods involve sequential drilling into the rock with a drill, which is located at the end of the drill pipe. Drilled rock is brought to the surface by a continuous stream of clay solution (see, for example, [1]). As the drill and the first drill pipe sink into the ground, a new drill pipe connects to the first. To connect drill pipes to each other, use [2], either through a sleeve with two internal threads at both ends (over-bit pipes), or with an internal thread at one end and an external thread at the other (intermediate pipes), or with drill joints. Alloy pipes with steel lightweight drill joints also have standard threads at the ends.

Каждый раз, когда бур с системой буровых труб опустится на глубину, равную длине одной буровой трубы, производится присоединение (свинчивание или соединение муфтой) новой трубы. Each time a drill with a drill pipe system sinks to a depth equal to the length of one drill pipe, a new pipe is attached (screwed or coupled).

После завершения бурения скважины на заданную глубину бур с соединительными между собой бурильными трубами последовательно вынимается на поверхность. Как только соединенные между собой бурильные трубы (бурильная колонна) вынимаются на длину одной трубы, верхняя труба отвинчивается. Далее бурильная колонна поднимается и отвинчивается следующая труба и так далее до выхода бура на поверхность. After completing the drilling of the well to a predetermined depth, the drill with the drill pipes connecting to each other is subsequently taken to the surface. As soon as the interconnected drill pipes (drill string) are pulled out to the length of one pipe, the upper pipe is unscrewed. Next, the drill string rises and unscrews the next pipe and so on until the drill reaches the surface.

Недостатками традиционного способа бурения скважин являются:
1. Низкая производительность всего процесса бурения скважины, обусловленная тем, что обычно глубина бурения достаточно большая по сравнению с длиной используемых бурильных труб. Поэтому для бурения скважины используется достаточно большое количество труб и каждая из них имеет две резьбы, которые необходимо свинчивать между собой непосредственно или через соединительную муфту при бурении скважины и развинчивать при вытаскивании бура из скважины, что требует больших затрат времени.
The disadvantages of the traditional method of drilling wells are:
1. Low productivity of the entire drilling process of the well, due to the fact that usually the drilling depth is quite large compared to the length of the used drill pipes. Therefore, a sufficiently large number of pipes are used for drilling a well, and each of them has two threads that must be screwed together directly or through a coupler when drilling the well and unscrewed when pulling the drill out of the well, which is time consuming.

2. Для свинчивания труб между собой или свинчивания через муфту необходимо вращение одной из них, что требует соответствующих механизмов. 2. For screwing pipes together or screwing through a sleeve, it is necessary to rotate one of them, which requires appropriate mechanisms.

3. Прочность резьбового соединения ниже прочности основного металла бурильной трубы. Выход из строя резьбового соединения ведет к остановке процесса бурения скважины и потере дорогостоящего бура. 3. The strength of the threaded joint is lower than the strength of the base metal of the drill pipe. Failure of a threaded joint leads to a halt in the process of drilling a well and the loss of an expensive drill.

4. С целью повышения сопротивляемости резьбового соединения знакопеременному изгибу создаются разгружающие резьбовые канавки с обкаткой роликом впадин профиля и поверхности. Для повышения усталостной выносливости резьбового соединения имеются разгрузочные канавки, протачиваемые по наружному диаметру трубы с обеих сторон соединения. 4. In order to increase the resistance of the threaded connection to alternating bending, unloading threaded grooves are created with a roller running in the profile and surface cavities. To increase the fatigue endurance of a threaded connection, there are unloading grooves that extend along the outer diameter of the pipe on both sides of the connection.

Все эти мероприятия резко удорожают стоимость работ и, кроме того, прочность резьбового соединения после них увеличивается, но не достигает прочности основного металла бурильной трубы. All these measures sharply increase the cost of work and, in addition, the strength of the threaded joint after them increases, but does not reach the strength of the base metal of the drill pipe.

5. В случае, если соединение труб производится наружной и внутренней резьбами, то длина бурильной колонны уменьшается на 2 длины нарезанных участков соединяемых труб. Следовательно, требуется дополнительное количество труб. 5. In case the pipes are connected by external and internal threads, the length of the drill string is reduced by 2 lengths of the cut sections of the pipes to be connected. Therefore, an additional number of pipes is required.

6. В полевых условиях необходимо тщательно оберегать резьбы труб от ударов о посторонние предметы и друг о друга, а также следить за тем, чтобы в резьбовые соединения не попала грязь, осадки и т. д. 6. In the field, it is necessary to carefully protect the pipe threads from impacts against foreign objects and against each other, and make sure that dirt, precipitation, etc. do not get into the threaded connections.

7. На каждой из используемых бурильных труб необходимо нарезать две резьбы, что удорожает технологическую оснастку. 7. On each of the used drill pipes it is necessary to cut two threads, which increases the cost of tooling.

8. В случае, если соединение бурильных труб между собой производится без резьбового соединения, с помощью муфты, то прочность такого соединения будет все равно ниже прочности основного металла труб и в этом месте максимально вероятно возникновение поломки. 8. If the drill pipe is connected to each other without a threaded connection, using a sleeve, then the strength of such a connection will still be lower than the strength of the base metal of the pipes and breakage is most likely to occur in this place.

Указанные выше недостатки способов-аналогов устраняются частично или полностью при использовании замкового соединения бурильных труб (штанг) [3], содержащего ниппель и муфту с кольцевой полостью, заполненной припоем, внутренние стенки которой параллельны вертикальной оси соединения, причем с целью бесповоротной и безориентировочной стыковки и расстыковки труб кольцевая полость муфты выполнена с равномерно расположенными по окружности боковыми канавками, причем на внешней поверхности ниппеля выполнены пазы с продольными прорезями до торца. The above-mentioned disadvantages of the analogue methods are partially or completely eliminated by using the tool joint of drill pipes (rods) [3], which contains a nipple and a sleeve with an annular cavity filled with solder, the inner walls of which are parallel to the vertical axis of the joint, and for the purpose of irreversible and non-orientational joining and of the pipe undocking, the annular cavity of the coupling is made with lateral grooves evenly spaced around the circumference, and on the outer surface of the nipple grooves are made with longitudinal slots up to end face.

Способ соединения труб (штанг), который реализуется при использовании замковых соединений [3], мы приняли за прототип как наиболее близкое к заявляемому изобретению техническое решение. The method of connecting pipes (rods), which is implemented using lock joints [3], we took as a prototype as the closest technical solution to the claimed invention.

Согласно этому способу неразъемное соединение бурильных труб (штанг) реализуется при расплавлении припоя, находящегося в кольцевой полости муфты, затекании этого припоя в вертикальные прорези ниппеля, застывании припоя, что обеспечивает неразъемное соединение с возможностью передачи крутящегося момента от одной штанги (трубы) к другой. According to this method, one-piece connection of drill pipes (rods) is realized by melting the solder located in the annular cavity of the coupling, the flow of this solder into the vertical slots of the nipple, solidification of the solder, which provides one-piece connection with the possibility of transmitting torque from one rod (pipe) to another.

Недостатками способа-прототипа являются:
1. Низкая производительность процесса подсоединения одной трубы (штанги) к другой. Для обеспечения неразъемного соединения необходимо обеспечить нагрев муфты с находящимся в ней припоем до температуры плавления припоя, затем необходимо дополнительное время для затекания припоя в пазы ниппеля и остывания припоя до температуры, гарантирующей необходимую прочность соединения.
The disadvantages of the prototype method are:
1. Low productivity of the process of connecting one pipe (rod) to another. To ensure a one-piece connection, it is necessary to heat the coupling with the solder in it to the melting point of the solder, then additional time is required for the solder to flow into the nipple grooves and to cool the solder to a temperature that guarantees the necessary strength of the connection.

2. Относительно низкая прочность соединения, поскольку прочность припоя обычно значительно ниже прочности метала ниппеля и муфты, к тому же сечение затвердевшего в пазах ниппеля припоя значительно меньше сечения трубы. 2. Relatively low joint strength, since the strength of the solder is usually much lower than the strength of the metal of the nipple and the coupling, in addition, the cross section of the hardened solder nipple in the grooves is much smaller than the cross section of the pipe.

3. Высокая стоимость соединения, связанная со сложностью конструкции штанг (труб), включающей ниппель и муфты сложной формы, требующие для их изготовления сложного оборудования. 3. The high cost of the connection, associated with the complexity of the design of the rods (pipes), including the nipple and couplings of complex shape, requiring complex equipment for their manufacture.

Задачами, решаемыми предлагаемым изобретением являются повышение производительности и надежности процесса бурения скважин, а также его удешевление. The problems solved by the invention are to increase the productivity and reliability of the drilling process, as well as its cost.

Вышеуказанные задачи реализуются тем, что неразъемное соединение бурильных труб при бурении скважины ведут лазерной сваркой, а разъединение бурильных труб при выемке бура на поверхность ведут лазерной резкой. The above tasks are realized by the fact that the permanent connection of drill pipes during drilling is carried out by laser welding, and the separation of drill pipes when drilling the drill to the surface is carried out by laser cutting.

Соединение лазерной сваркой и разъединение лазерной резкой ведут за один проход. Connection by laser welding and separation by laser cutting lead in one pass.

Соединение лазерной сваркой и разъединение лазерной резкой ведут вращением бурильных труб при невращающемся лазере. Connection by laser welding and separation by laser cutting are carried out by rotation of the drill pipe with a non-rotating laser.

Соединение бурильных труб между собой неразъемное. The connection of drill pipes together is one-piece.

Соединение и разъединение бурильных труб можно вести как в одном месте, так и в разных местах трубы. Разрезаемые куски трубы могут быть длиннее свариваемых. Более длинные куски труб удобнее для повторного использования, чем короткие. The connection and disconnection of drill pipes can be carried out both in one place and in different places of the pipe. The cut pieces of the pipe can be longer than the welded ones. Longer pipe pieces are easier to reuse than shorter ones.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1 и фиг. 2. The invention is illustrated in FIG. 1 and FIG. 2.

На фиг. 1 изображена общая схема реализации способа бурения скважин. In FIG. 1 shows a General diagram of the implementation of the method of drilling wells.

На фиг. 2 изображено сечение по А-А на фиг. 1. In FIG. 2 shows a section along AA in FIG. 1.

Способ реализуется следующим образом (фиг. 1). The method is implemented as follows (Fig. 1).

В процессе бурения скважины бурильная труба 1 с закрепленным на ее конце буром 2 от поверхности земли 3, вращаясь вокруг собственной оси, последовательно опускается вниз. Как только основная часть бурильной трубы уйдет вниз под землю, на ее верхний торец устанавливается новая бурильная труба 4. Подаваемое от лазера излучение (на фиг. 2 не показано) попадает на стык 5 свариваемых бурильных труб. Вращение труб вокруг своей оси обеспечивает сварку кольцевого шва. В том случае, когда лазерную сварку ведут одновременно с бурением, лазерный луч опускается по мере опускания бурильной колонны. In the process of drilling a well, a drill pipe 1 with a drill 2 fixed at its end from the surface of the earth 3, rotating around its own axis, sequentially drops down. As soon as the main part of the drill pipe goes down to the ground, a new drill pipe 4 is installed on its upper end face 4. Laser radiation (not shown in Fig. 2) supplied to the joint 5 of the drill pipes being welded. The rotation of the pipes around its axis provides welding of the annular seam. In the case when laser welding is carried out simultaneously with drilling, the laser beam is lowered as the drill string is lowered.

Манипуляторы оптико-фокусирующих систем лазера могут быть выполнены различным образом и в рамках данной заявки не рассматриваются. The manipulators of the optical focusing systems of the laser can be performed in various ways and are not considered in the framework of this application.

После того как лазерный луч произведет сварку труб, процесс бурения скважины продолжится. After the laser beam has welded the pipes, the drilling process will continue.

Приваренная труба будет постоянно перемещаться вниз до того момента, когда ее верхний торец попадет в место сварки. На трубу устанавливается следующая труба и осуществляется следующая лазерная сварка и так далее. The welded pipe will constantly move down until the moment when its upper end gets into the place of welding. The next pipe is installed on the pipe and the next laser welding is performed and so on.

После того как будет достигнута заданная глубина бурения, осуществляется процесс выемки бура и бурильной колонны из скважины. С помощью подъемных механизмов сваренные между собой бурильные трубы с закрепленными на последней из них буром извлекаются из скважины. After the desired drilling depth is reached, the process of excavating the drill and drill string from the well is carried out. Using hoisting mechanisms, drill pipes welded together with the drill fixed to the last of them are removed from the well.

Резка бурильной колонны на отдельные трубы осуществляется лазерным лучом в месте сварки за один проход с использованием тех же манипуляторов перемещения лазерного луча, что и при сварке. The drill string is cut into individual pipes by a laser beam at the welding site in one pass using the same laser beam manipulators as in welding.

Для обеспечения максимальной производительности процесса бурения скважины процесс бурения осуществляется без остановки для соединения труб. Для этого вращение бурильных труб используется как рабочее движение при лазерной сварке. При этом с помощью дополнительных механических узлов лазерный луч вслед за точкой стыка труб, на которую он направлен, опускается вниз на расстояние, равное расстоянию, на которое бурит бур при одном обороте бурильной колонны. To ensure maximum productivity of the well drilling process, the drilling process is carried out without stopping to connect the pipes. To do this, the rotation of the drill pipe is used as a working movement in laser welding. In this case, using additional mechanical units, the laser beam, following the pipe junction point to which it is directed, is lowered down by a distance equal to the distance that the drill drills with one revolution of the drill string.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволит:
1. Существенно повысить производительность бурения скважин за счет отказа от операции свинчивания и развинчивания труб или в сравнении с прототипом за счет отказа от их соединения с муфтой и затрат времени на расплавление припоя, затекание его в пазы ниппеля и остывание припоя.
Thus, the use of the invention will allow:
1. Significantly increase the productivity of drilling due to the abandonment of the operation of making and unscrewing pipes or in comparison with the prototype due to the rejection of their connection with the coupling and the time required to melt the solder, flowing it into the grooves of the nipple and cooling the solder.

2. Повысить надежность работающего оборудования за счет того, что сваренные между собой трубы представляют собой единое целое, а свинченные нет, и в местах резьбы или других местах соединения труб возможны поломки. Кроме того, механические свойства металла сварного шва, сваренного лазерным лучом, равны или выше характеристик металла основного материала трубы. 2. To increase the reliability of the working equipment due to the fact that the pipes welded together are a single unit, and the screwed ones are not, and breakages are possible at the places of the thread or other places where the pipes are connected. In addition, the mechanical properties of the weld metal welded with a laser beam are equal to or higher than the characteristics of the metal of the main material of the pipe.

3. Существенно упростить процесс бурения и удешевить его оснастку за счет применения труб без резьбы на их концах или без конструктивно сложных соединений типа муфта - ниппель. Предварительной разделки торцов труб перед лазерной сваркой не требуется. Поскольку лазерная резка обеспечивает достаточно хорошее качество кромок реза, то для вторичного использования труб не требуется дополнительной обработки торцов. 3. Significantly simplify the drilling process and reduce the cost of its rigging through the use of pipes without threads at their ends or without structurally complex joints such as the coupling - nipple. Pre-cutting pipe ends before laser welding is not required. Since laser cutting provides a sufficiently good quality of the edges of the cut, for the secondary use of the pipes does not require additional processing of the ends.

4. Лазерная сварка и лазерная резка обеспечивают использование в процессе бурения всей длины трубы, тогда как в традиционном способе используется часть трубы (общая длина минус 2 длины резьбы на обоих ее концах либо общая длина минус ниппель или муфта, как в прототипе). 4. Laser welding and laser cutting ensure that the entire length of the pipe is used in the drilling process, while the traditional method uses part of the pipe (total length minus 2 lengths of thread at both ends or total length minus nipple or coupling, as in the prototype).

5. Отсутствуют механизмы отворачивания и приворачивания трубы. 5. There are no mechanisms for turning and screwing the pipe.

Список литературы. List of references.

1. Большая Советская Энциклопедия, М., 1951, г. 6, стр. 306. 1. The Great Soviet Encyclopedia, M., 1951, g. 6, p. 306.

2. А. Г. Калитин и др. "Профили направленных скважин и компоновки низа бурильных колонн", М., "Недра", 1995, стр. 245-252. 2. A. G. Kalitin et al. "Profiles of directional wells and layout of the bottom of the drill string", M., "Nedra", 1995, pp. 245-252.

3. Авторское свидетельство SU N 570691, "Замковое соединение", МПК E 21 В 17/046, F 16 В 17/00. А.А. Петросян и др., опубл. БИ N 32, 13.09.77. 3. Copyright certificate SU N 570691, “Lock connection”, IPC E 21 V 17/046, F 16 V 17/00. A.A. Petrosyan et al., Publ. BI N 32, 09/13/77.

Claims (2)

1. Способ бурения скважин, при котором осуществляют последовательное неразъемное присоединение бурильных труб к бурильной колонне по мере ухода бура на глубину и последовательное отсоединение бурильных труб от бурильной колонны при выводе бура на поверхность после бурения, отличающийся тем, что соединение бурильных труб выполняют лазерной сваркой, а отсоединение ведут лазерной резкой за один проход, причем лазерную сварку бурильных труб ведут одновременно с бурением, при этом осуществляют винтовое вращение бурильных труб вокруг собственной оси, а лазерный луч во время сварки опускают по мере опускания бурильной колонны. 1. A method of drilling wells, in which the consecutive one-piece connection of drill pipes to the drill string is carried out as the drill goes deeper and the drill pipes are sequentially disconnected from the drill string when the drill is brought to the surface after drilling, characterized in that the drill pipe is connected by laser welding, and disconnection is carried out by laser cutting in one pass, and laser welding of drill pipes is carried out simultaneously with drilling, while the drill pipes are rotated helically around their own axis, and the laser beam is lowered during welding as the drill string is lowered. 2. Способ бурения скважин по п.1, отличающийся тем, что разделку бурильной колонны лазерной резкой ведут на куски большей длины, чем первоначальные бурильные трубы. 2. The method of drilling wells according to claim 1, characterized in that the cutting of the drill string by laser cutting is carried out into pieces of greater length than the original drill pipe.
RU98110714/03A 1998-06-01 1998-06-01 Method of well drilling RU2147664C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110714/03A RU2147664C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Method of well drilling

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98110714/03A RU2147664C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Method of well drilling

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98110714A RU98110714A (en) 2000-03-10
RU2147664C1 true RU2147664C1 (en) 2000-04-20

Family

ID=20206874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98110714/03A RU2147664C1 (en) 1998-06-01 1998-06-01 Method of well drilling

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2147664C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7150328B2 (en) * 2000-10-13 2006-12-19 Shell Oil Company Method for interconnecting adjacent expandable pipes
RU170991U1 (en) * 2016-12-13 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Геомаш-центр" Airlift for drilling wells with airlift reverse circulation
RU2752905C1 (en) * 2020-09-09 2021-08-11 Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС" Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7150328B2 (en) * 2000-10-13 2006-12-19 Shell Oil Company Method for interconnecting adjacent expandable pipes
RU170991U1 (en) * 2016-12-13 2017-05-17 Общество с ограниченной ответственностью "Геомаш-центр" Airlift for drilling wells with airlift reverse circulation
RU2752905C1 (en) * 2020-09-09 2021-08-11 Общество с Ограниченной Ответственностью "АРМЗ СЕРВИС" Method for connection and disconnection of pipe by laser beam welding

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050093296A1 (en) An Upset Downhole Component
US7424918B2 (en) Interposed joint sealing layer method of forming a wellbore casing
US4445265A (en) Shrink grip drill pipe fabrication method
US2289271A (en) Pipe connection
US2246418A (en) Art of well drilling
US20040194278A1 (en) Tubular goods with expandable threaded connections
CA2425686A1 (en) A method for interconnecting adjacent expandable pipes
US7377326B2 (en) Magnetic impulse applied sleeve method of forming a wellbore casing
US5086854A (en) Drill pipes for rotary-vibratory drills
KR20130020676A (en) Riser components and methods for making the same
RU2147664C1 (en) Method of well drilling
US4431219A (en) Replaceable tubular connector
CN105247159B (en) Shale drilling pipe
US20110115218A1 (en) Drill stem tubular connection with internal stiffener ring
EP2783065B1 (en) Method and apparatus for plastic pipe drilling
US6516904B1 (en) Mining drill steels and methods of making the same
US4751778A (en) Method for restoring tubular upsets
US20040016573A1 (en) Mining drill steels
US20180100356A1 (en) Drill Rod
EP1529148B1 (en) Welded joints for rotary-vibratory drills having reduced stress
SU1740611A1 (en) Method for joining kelly joints into section
CA2944312A1 (en) Drill rod
SU1751465A1 (en) Casing pipe joint
CA2278987A1 (en) Tube rod
RU2060349C1 (en) Threaded joint of pipes for production strings of up to 168 mm diameter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040602