RU2170319C1 - Tool for expansion of shaft of hole - Google Patents
Tool for expansion of shaft of hole Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170319C1 RU2170319C1 RU2000130470A RU2000130470A RU2170319C1 RU 2170319 C1 RU2170319 C1 RU 2170319C1 RU 2000130470 A RU2000130470 A RU 2000130470A RU 2000130470 A RU2000130470 A RU 2000130470A RU 2170319 C1 RU2170319 C1 RU 2170319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- housing
- piston
- tool
- cutter
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно к техническим средствам, используемым в составе компоновки низа бурильной колонны (КНБК), с помощью которых осуществляется расширение стволов пробуренных нефтяных и газовых скважин. The invention relates to the mining industry, and in particular to the technical means used as part of the layout of the bottom of the drill string (BHA), with the help of which the expansion of the drilled oil and gas wells.
Известны конструкции лопастных и шарошечных расширителей, которые включаются в состав КНБК и с помощью которых вырезаются отдельные интервалы эксплуатационных и технических колонн, а также расширяются стволы скважин [1] . Указанные в данном источнике информации расширители успешно работают, но они могут лишь незначительно увеличивать диаметр ствола скважины. Так, при диаметре корпуса расширителя труборезки 209,6 мм максимальный диаметр, до которого может быть расширен ранее пробуренный ствол, составляет соответственно 464 мм при использовании лопастного варианта исполнения расширителя и 381 мм - при использовании шарошечного варианта. Known designs of paddle and cone extenders, which are included in the BHA and with which cut individual intervals of production and technical columns, as well as expanding boreholes [1]. The expanders indicated in this information source work successfully, but they can only slightly increase the diameter of the wellbore. So, with the diameter of the body of the pipe-cutting expander 209.6 mm, the maximum diameter to which the previously drilled shaft can be expanded is respectively 464 mm when using the blade version of the extender and 381 mm when using the cone version.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) изобретения может быть принято устройство для расширения скважины [2]. Известное устройство включает фрезу, корпус которой с помощью резьбы закреплен на нижнем конце вала гидравлического забойного двигателя (ГЗД). Последний связан с поршневым механизмом, корпус которого своим верхним концом закреплен на нижней трубе колонны бурильных труб. As the closest analogue (prototype) of the invention, a device for expanding a well can be adopted [2]. The known device includes a milling cutter, the housing of which is fastened to the lower end of the shaft of a downhole hydraulic motor (HLD) using a thread. The latter is connected with a piston mechanism, the housing of which, with its upper end, is fixed to the lower pipe of the drill pipe string.
Однако известное устройство из-за своих конструктивных особенностей не позволяет значительно увеличить диаметр ранее пробуренного ствола скважины. However, the known device due to its design features does not allow to significantly increase the diameter of a previously drilled wellbore.
Между тем конкретные задачи повышения эффективности нефтегазоотдачи продуктивных пластов требуют увеличения диаметров стволов пробуренных скважин до значений 2-2,5 м, что не может быть выполнено с помощью известных технических средств. Meanwhile, the specific tasks of increasing the efficiency of oil and gas recovery in productive formations require an increase in the diameters of the boreholes of drilled wells to values of 2-2.5 m, which cannot be accomplished using well-known technical means.
Задачей данного изобретения является повышение эффективности работы инструмента для расширения пробуренного ствола скважины. The objective of the invention is to increase the efficiency of the tool to expand the drilled wellbore.
Сущность предложенного технического решения заключается в использовании фрезы, корпус которой с помощью резьбы закреплен на нижнем конце вала ГЗД, корпус которого присоединен к нижнему концу штока поршневого механизма. Корпус последнего верхним концом закреплен на нижней трубе колонны бурильных труб. Шток поршневого механизма выполнен плавно изогнутым в осевом направлении. Фреза выполнена в виде шарошки, установленной с возможностью вращения относительно корпуса фрезы. Наружная поверхность шарошки имеет эллипсоидную форму. Ось симметрии наружной поверхности шарошки имеет параллельное смещение относительно оси присоединительной резьбы корпуса фрезы, с помощью которой последняя закрепляется на нижнем конце вала ГЗД. The essence of the proposed technical solution lies in the use of a cutter, the housing of which is fastened to the lower end of the hydraulic drive shaft with a thread, the housing of which is attached to the lower end of the piston rod. The housing of the latter with its upper end is fixed to the lower pipe of the drill pipe string. The piston rod is smoothly curved in the axial direction. The cutter is made in the form of a cone mounted rotatably relative to the cutter body. The outer surface of the cone is ellipsoidal. The axis of symmetry of the outer surface of the cone has a parallel displacement relative to the axis of the connecting thread of the cutter body, with which the latter is fixed on the lower end of the HPL shaft.
Изобретение поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 изображена общая компоновка инструмента для расширения ствола скважины (поршень со штоком в крайнем нижнем положении);
- на фиг. 2 изображен поршневой механизм с плавно изогнутым в осевом направлении штоком;
- на фиг. 3 приведен поперечный разрез поршневого механизма по четырехгранной части штока и стопора на фиг.2;
- на фиг. 4 изображен общий вид фрезы, с помощью которой разрушается боковая стенка скважины.The invention is illustrated by drawings, where:
- in FIG. 1 shows the general layout of a tool for expanding a borehole (a piston with a rod in its lowest position);
- in FIG. 2 shows a piston mechanism with a rod smoothly curved in the axial direction;
- in FIG. 3 shows a cross section of the piston mechanism along the tetrahedral part of the rod and stopper in FIG. 2;
- in FIG. 4 shows a general view of the cutter, with which the side wall of the well is destroyed.
Фреза 1 с эллипсоидной породоразрушающей наружной поверхностью крепится с помощью резьбы к нижнему концу вала ГЗД, корпус 2 которого своей верхней частью с помощью резьбы крепится к нижнему концу штока 3 поршневого механизма, корпус 4 которого в свою очередь своей верхней частью с помощью резьбы (через соединительный переводник) крепится к нижней трубе 5 бурильной колонны. Верхняя часть штока 3 (для простоты изготовления) имеет четырех- или шестигранное сечение, а его нижняя часть выполнена цилиндрической. Шток 3 в своей нижней цилиндрической части плавно изогнут в осевом направлении. При этом диаметр и длина цилиндрической части штока 3, толщина его стенки и радиус кривизны подбираются таким образом, чтобы при осевой габаритной длине ГЗД, соединенного посредством резьбы с фрезой 1, отход центра ее тяжести от вертикальной оси (при полностью выдвинутом из корпуса 4 штоке 3) достигал бы заранее заданного (расчетного) значения. The milling cutter 1 with an ellipsoidal rock-cutting outer surface is fastened with thread to the lower end of the hydraulic drive shaft, the housing 2 of which is attached with its upper part to the lower end of the
На штоке 3 поршневого механизма в самой верхней его части установлен поршень 6. Внутренняя поверхность корпуса 4 служит скользящим направлением для поршня 6. В средней части корпуса 4 закреплен четырех- или шестигранный стопор 7, воспринимающий на себя реактивный момент от корпуса 2 ГЗД. Шток 3 в своей верхней части имеет сечение, соответствующее (с легкоходовым допуском) сечению стопора 7. Корпус 4 в нижней (лобовой) части имеет соосное своему наружному диаметру отверстие, которое центрирует по оси корпуса 4 нижнюю цилиндрическую (плавно изогнутую в осевом направлении) часть штока 3 в положении, когда поршень 6 упирается во внутренний торец верхней части корпуса 4. Шток 3 имеет сквозной осевой канал 8, который связывает пространство над поршнем 6 (внутри корпуса 4 поршневого механизма) с внутренней полостью бурильных труб 5 и с пространством внутри корпуса 2 ГЗД. Пространство, располагающееся под поршнем 6, через монтажные отверстия в стопоре 7, посадочные зазоры между стопором 7 и четырех - или шестигранной наружной поверхностью верхней части штока 3, а также между нижней (лобовой) частью корпуса 4 и цилиндрической частью штока 3 гидравлически связано с пространством, располагающимся вне корпуса 4 поршневого механизма. На корпусе 4 поршневого механизма имеется один или несколько винтов 9, с помощью которых шток 3 фиксируется в корпусе 4 в положении, когда поршень 6 уперт во внутренний торец верхней части корпуса 4. A
Одношарошечная фреза 1 состоит из корпуса 10 и вращающейся относительно него шарошки 11. Корпус 10 фрезы 1 с помощью своей резьбовой муфты закрепляется на нижнем конце вала ГЗД. Шарошка 11 на своей эллипсоидной наружной поверхности имеет износостойкие вставки (штыри или алмазно-твердосплавные пластины), назначение которых заключается в обеспечении разрушения боковой стенки скважины. Внутренняя полость 12 фрезы 1 гидравлически через осевой канал в валу ГЗД и канал 8 в штоке 3 связана с внутренней полостью бурильных труб 5. На эллипсоидной рабочей поверхности шарошки 11 имеются промывочные канавки 13 с каналами-штуцерами 14, гидравлически сообщающими внутреннюю полость 12 с пространством за эллипсоидной рабочей поверхностью. Шарошка 11 фрезы 1 с помощью роликовых 15 и замкового шарикового 16 подшипников фиксируется на корпусе 10. A single-cone mill 1 consists of a
Ось симметрии эллипсоидной наружной поверхности фрезы 1 параллельно смещена относительно оси резьбы, с помощью которой она крепится к валу ГЗД, на величину до 50 мм. The axis of symmetry of the ellipsoidal outer surface of the cutter 1 is parallelly shifted relative to the axis of the thread, with which it is attached to the valve shaft, by up to 50 mm.
На нижней трубе 5 размещен лопастной стабилизатор 17, центрирующий бурильную колонну в эксплуатационной колонне. On the lower pipe 5 is placed a blade stabilizer 17, centering the drill string in the production string.
Инструмент для расширения ствола скважины работает следующим образом. A tool for expanding a wellbore operates as follows.
Перед началом спуска инструмента в ствол скважины шток 3 необходимо зафиксировать в корпусе 4 поршневого механизма с помощью винтов 9 в нерабочем положении, когда поршень 6 уперт во внутренний торец 10 корпуса 4, т.е. поршень 6 находится в крайнем верхнем положении. Before the descent of the tool into the wellbore, the
Инструмент в составе КНБК на бурильной колонне спускают в эксплуатационную колонну. Спуск инструмента прекращается, когда нижняя точка фрезы 1 достигнет нижней отметки того интервала, с которого надо начинать расширение ствола скважины. The tool in the BHA on the drill string is lowered into the production string. The descent of the tool stops when the lower point of the cutter 1 reaches the lower mark of the interval from which to expand the wellbore.
После того, как инструмент спущен на расчетную глубину, на бурильную колонну наворачивают ведущую трубу, которую фиксируют в клиньях роторного стола буровой установки. Затем включают буровые насосы. Так как на ГЗД и фрезе 1 срабатывается достаточно большой перепад давлений (50-80 кгс/см2), на верхнюю торцевую поверхность поршня 6 начинает действовать значительное осевое усилие (в зависимости от диаметра поршневого механизма от 5 до 25 т). Под действием этого усилия концы фиксирующих винтов 9 срезаются и поршень 6 вместе со штоком 3 перемещается в крайнее нижнее положение, при котором поршень 6 упирается в стопор 7.After the tool is lowered to the calculated depth, a lead pipe is screwed onto the drill string, which is fixed in the wedges of the rotary table of the drilling rig. Then include mud pumps. Since a sufficiently large pressure drop (50-80 kgf / cm 2 ) is triggered on the gas distribution unit and mill 1, a significant axial force starts to act on the upper end surface of the piston 6 (depending on the diameter of the piston mechanism from 5 to 25 tons). Under the action of this force, the ends of the
Если бы внутренняя поверхность эксплуатационной колонны не сохраняла прямолинейность осей всех компонентов собранного инструмента, то центр тяжести фрезы 1, благодаря изгибу штока 3 поршневого механизма, отошел бы от оси ствола скважины на расстояние 0,8-1,5 м. Так как эксплуатационная колонна держит ось инструмента прямолинейной, на эллипсоидной наружной поверхности фрезы 1 (на ее штырях) появляется значительное боковое усилие. Поступающий по бурильным трубам буровой раствор через внутреннюю полость канала 8 в штоке 3 направляется в ГЗД, затем по осевому каналу его вала - во внутреннюю полость 12 фрезы 1, далее через каналы-штуцеры 14 и промывочные канавки 13 фрезы 1 попадает во внутреннюю полость эксплуатационной колонны и поднимается на поверхность по затрубному пространству. If the inner surface of the production string did not maintain the straightness of the axes of all components of the assembled tool, then the center of gravity of the cutter 1, due to the bending of the
Проходя через ГЗД, буровой раствор вращает его вал и закрепленную на нем фрезу 1. Бурильщик включает привод роторного стола буровой установки, который начинает вращать бурильную колонну вместе с корпусом 4 поршневого механизма, полностью выдвинутым из него штоком 3 и корпусом 2 ГЗД. При этом износостойкие вставки фрезы 1 последовательно разрушают стальное тело обсадной колонны, цементный камень, а затем горную породу, слагающую стенку скважины. Бурильщик медленно и плавно поднимает инструмент со скоростью 0,3 - 1,0 м/ч (в зависимости от прочности пород, слагающих продуктивную толщу геологического разреза). Passing through the hydraulic drilling rig, the drilling fluid rotates its shaft and the cutter mounted on it 1. The driller turns on the rotary table drive of the drilling rig, which begins to rotate the drill string together with the
При сработке вооружения фрезы 1 буровые насосы останавливают, инструмент извлекают из ствола скважины и фрезу 1 заменяют на новую. When the weapons of the cutter 1 are triggered, the drilling pumps are stopped, the tool is removed from the wellbore and the cutter 1 is replaced with a new one.
Операцию по расширению ствола скважины повторяют в упомянутой последовательности до получения требуемого диаметра ствола в интервале залегания продуктивного пласта. The operation to expand the wellbore is repeated in the above sequence until the desired bore diameter is obtained in the interval of occurrence of the reservoir.
Источники информации
1. Американская техника и промышленность. Выпуск III. Chilton. International Company, 1977, с. 333-336.Sources of information
1. American technology and industry. Issue III. Chilton. International Company, 1977, p. 333-336.
2. Патент РФ N 2096580 C1, E 21 В 7/28, опубл. 20.11.97 (Бюл. N 32). 2. RF patent N 2096580 C1, E 21
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000130470A RU2170319C1 (en) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | Tool for expansion of shaft of hole |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000130470A RU2170319C1 (en) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | Tool for expansion of shaft of hole |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2170319C1 true RU2170319C1 (en) | 2001-07-10 |
Family
ID=20242992
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000130470A RU2170319C1 (en) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | Tool for expansion of shaft of hole |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2170319C1 (en) |
-
2000
- 2000-12-06 RU RU2000130470A patent/RU2170319C1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7293616B2 (en) | Expandable bit | |
EP2140096B1 (en) | Apparatus and methods of milling a restricted casing shoe | |
US5402856A (en) | Anti-whirl underreamer | |
US20040124011A1 (en) | Expandable bit with a secondary release device | |
US20020070052A1 (en) | Reaming tool with radially extending blades | |
US10704332B2 (en) | Downhole rotary cutting tool | |
NO338166B1 (en) | Method of expansion of an extension tube | |
US7140444B2 (en) | Downhole cutting tool and method | |
CN202832209U (en) | Sidetracking well slim hole chambering tool | |
WO2016014283A1 (en) | Reamer | |
US7258165B1 (en) | Hole opener and drillable casing guide and methods of use | |
CA2521658A1 (en) | Expanded liner system and method | |
US5372209A (en) | Polycentric reamer | |
CA2527265A1 (en) | A mud depression tool and process for drilling | |
CN100575659C (en) | A kind of insufficient balance well completion method | |
RU2170319C1 (en) | Tool for expansion of shaft of hole | |
CN203808841U (en) | Tool used for enlarging wellbore diameter | |
US6112835A (en) | Drilling apparatus having a radially displaceable reamer | |
RU2229582C1 (en) | Hydraulically expanding underreamer | |
RU2657583C1 (en) | Drilling tool guiding device for selective entry into the branch hole | |
RU2779682C1 (en) | Casing reamer bit | |
RU2153568C2 (en) | One-cone drill bit | |
RU2761815C1 (en) | Set of equipment for cutting the "window" in a high strength casing column | |
RU2757839C1 (en) | Working bottom | |
RU2753428C1 (en) | Device for simultaneous drilling and fixing of areas of heaving and collapses during drilling of a well |