RU2215110C2

RU2215110C2 - Drilling complex for laying service lines

Info

Publication number: RU2215110C2
Application number: RU2001120498/03A
Authority: RU
Inventors: Г.А. Григашкин; С.Е. Варламов; В.В. Кульчицкий
Original assignee: Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты"
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2003-10-27

Abstract

FIELD: technology of drilling under natural or artificial obstacles. SUBSTANCE: drilling complex has drilling rig, surface receiving devices, rock-cutting tool, downhole instrument, power source and deflecting assembly, whose functions use fulfilled by rock-cutting tool. Deflecting assembly consists of body and flat plate installed at angle to body axis and having width equaling or exceeding diameter of drill pipe string. Rock-cutting tool is made of nonmagnetic material. Bottomhole part of downhole instrument has power splitter. Surface receiving devices have receiving member connected to antenna and personal computer. Rock-cutting tool body has holes for supply of fluid for rock washing out. EFFECT: provided control of hole deflection with occurring natural or artificial obstacles. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технологии бурения под естественными и искусственными преградами. The invention relates to the technology of drilling under natural and artificial barriers.

Известен буровой комплекс для бурения наклонно-направленных и горизонтальных скважин, содержащий кривой переводник для управления отклонением породоразрушающего инструмента по книге X. Рабиа "Технология бурения нефтяных скважин", М.: Недра, 1989, с. 223. Недостатком этого комплекса является то, что он не приспособлен для бурения скважин под естественными преградами при прокладке коммуникаций. Known drilling complex for drilling directional and horizontal wells, containing a curve sub to control the deviation of the rock cutting tool according to the book X. Rabia "Technology of drilling oil wells", M .: Nedra, 1989, p. 223. The disadvantage of this complex is that it is not suitable for drilling wells under natural barriers when laying communications.

Известен буровой комплекс по книге Калинин Г. А. и др. "Бурение наклонных скважин", М.: Недра, 1990, с. 114, рис. 4.14. The well-known drilling complex according to the book Kalinin G.A. et al. "Drilling of deviated wells", M .: Nedra, 1990, p. 114, fig. 4.14.

Известен буровой комплекс для бурения наклонно-направленных скважин по пат. США 4943638, (прототип). Known drilling complex for drilling directional wells according to US Pat. US 4,943,638, (prototype).

Это устройство содержит установку для бурения, наземную приемную аппаратуру контроля, породоразрушающий инструмент, скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку. This device includes a drilling rig, ground receiving control equipment, rock cutting tools, a downhole tool, a power source, and a deflecting arrangement.

Недостатком этой системы является то, что она не приспособлена для бурения скважины под небольшими углами к горизонту с плавным набором кривизны и выходом скважины на дневную поверхность. Необходимость бурения таких скважин вызвана прокладкой коммуникаций под естественными или искусственными преградами, такими как природоохранительные зоны, водоемы, инженерно-технические сооружения в том числе автомагистрали. Необходимость бурения предложенным способом вызвана как экономическими, так и экологическими требованиями к сохранению окружающей среды. The disadvantage of this system is that it is not suitable for drilling a well at small angles to the horizon with a smooth set of curvature and well output to the surface. The need to drill such wells is caused by the laying of communications under natural or artificial barriers, such as environmental zones, reservoirs, engineering structures, including highways. The need for drilling the proposed method due to both economic and environmental requirements for the preservation of the environment.

Задачей создания изобретения является обеспечение управления отклонением скважины в процессе бурения при наличии естественных или искусственных преград. The objective of the invention is to provide control of deviation of the well during drilling in the presence of natural or artificial barriers.

Решение указанной задачи достигнуто за счет того, что в буровом комплексе для прокладки коммуникаций, содержащем буровую установку направленного бурения, наземную приемную аппаратуру, колонну бурильных труб, породоразрушающий инструмент, забойную часть комплекса, включающую скважинный прибор, источник питания и отклоняющую компоновку, функции которой выполняет породоразрушающий инструмент. Породоразрушающий инструмент имеет отверстия для подвода размывающей породу жидкости и состоит из корпуса и плоской пластины, установленной под углом к его оси, при этом породоразрушающий инструмент выполнен из немагнитного материала, забойная часть скважинного прибора содержит электрический разделитель, а наземная приемная аппаратура содержит приемное устройство, подключенное к антенне и ПЭВМ. Отверстия для подвода размывающей породу жидкости выполнены в корпусе. The solution to this problem was achieved due to the fact that in a drilling complex for laying communications, containing a directional drilling rig, ground receiving equipment, a drill pipe string, rock cutting tool, a downhole part of the complex, which includes a downhole tool, a power source and a deflecting layout, the functions of which are performed rock cutting tool. The rock cutting tool has openings for supplying a rock scouring fluid and consists of a body and a flat plate mounted at an angle to its axis, while the rock cutting tool is made of non-magnetic material, the bottomhole part of the downhole tool contains an electric splitter, and the ground receiving equipment contains a receiving device connected to the antenna and PC. The holes for supplying a rock-eroding fluid are made in the housing.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где
на фиг. 1 показан буровой комплекс для прокладки коммуникаций,
на фиг. 2 - бурение горизонтальной скважины,
на фиг. 3 - вид А,
на фиг. 4 - забойная часть комплекса.The invention is illustrated by drawings, where
in FIG. 1 shows a drilling complex for laying communications,
in FIG. 2 - drilling a horizontal well,
in FIG. 3 - view A,
in FIG. 4 - downhole part of the complex.

Буровой комплекс для прокладки коммуникаций (фиг. 1 и фиг. 2) содержит колонну бурильных труб 1, забойную часть скважинного комплекса 2, породоразрушающий инструмент 3, буровую установку направленного бурения 4, антенну 5, приемное устройство 6, ПЭВМ 7, принтер 8. The drilling complex for laying communications (Fig. 1 and Fig. 2) contains a drill pipe string 1, a downhole part of the well complex 2, a rock cutting tool 3, a directional drilling rig 4, an antenna 5, a receiver 6, a PC 7, a printer 8.

Траектория бурения 9 проходит под естественной или искусственной преградой 10 и имеет выход 11 с другой стороны преграды 10. The drilling path 9 passes under a natural or artificial barrier 10 and has an exit 11 on the other side of the barrier 10.

Породоразрушающий инструмент 3 выполняет функции отклонителя и состоит (фиг. 4) из корпуса 12 и плоской пластины 13. Ширина плоской пластины 13 равна или больше диаметра бурильных труб 1. Рабочая поверхность 14 плоской пластины 13 может быть защищена от абразивного износа твердосплавным материалом 15 в форме накладных пластин, наплавки, наварки и т.д. (фиг. 3). На рабочих поверхностях 14 плоской пластины 13 могут быть выполнены зубья. Корпус 12 выполнен пустотелым и имеет сквозные отверстия 16 для прохождения размывающей породу жидкости. Корпус 12 и плоская пластина выполнены из немагнитного материала, например высоколегированной стали 12Х18Н10Т, и их соединение осуществлено сваркой нержавеющими электродами. The rock cutting tool 3 functions as a deflector and consists (Fig. 4) of a housing 12 and a flat plate 13. The width of the flat plate 13 is equal to or greater than the diameter of the drill pipe 1. The working surface 14 of the flat plate 13 can be protected from abrasion by carbide material 15 in the form overhead plates, surfacing, welding, etc. (Fig. 3). On the working surfaces 14 of the flat plate 13, teeth can be made. The housing 12 is made hollow and has through holes 16 for passage of erosive rock. The housing 12 and the flat plate are made of non-magnetic material, for example, high alloy steel 12X18H10T, and their connection is carried out by welding with stainless electrodes.

Забойная часть скважинного комплекса 2 содержит скважинный прибор 17 и передатчик 18. К скважинному прибору 17 пристыкован источник питания 19. Скважинный прибор 17 размещен в корпусе 20, разделенном на две части электрическим разделителем 21. Внутри скважинного прибора 17 находятся датчики (на фиг. 1-4 не показаны). Передатчик 18 соединен с двумя электрически разобщенными частями корпуса 20, образующими электрический диполь антенны передающего устройства. Забойная часть бурового комплекса 2 соединяется с колонной бурильных труб 1 с помощью резьбы 22. The downhole part of the downhole complex 2 contains a downhole tool 17 and a transmitter 18. A power source 19 is connected to the downhole tool 17. The downhole tool 17 is located in the housing 20, which is divided into two parts by an electric splitter 21. Inside the downhole tool 17 there are sensors (in Fig. 1- 4 are not shown). The transmitter 18 is connected to two electrically separated parts of the housing 20, forming an electric dipole of the antenna of the transmitting device. The bottomhole part of the drilling complex 2 is connected to the drill pipe string 1 using thread 22.

Возможны несколько вариантов использования системы бурения в зависимости от цели ее применения и характера естественной преграды. Several options for using the drilling system are possible, depending on the purpose of its application and the nature of the natural barrier.

Траектория бурения может состоять из трех участков: нисходящего, горизонтального и восходящего (на фиг. 1-4 такой вариант не представлен), или из двух участков: нисходящего и восходящего (фиг.1). При этом радиус траектории 12 выбирается из условия прочности колонны бурильных труб и корпуса скважинного прибора. Возможен также вариант горизонтального бурения (фиг. 2) из естественного и специально отрытого углубления 23 с выходом в такое же углубление. На фиг. 2 наземная приемная аппаратура не показана. The drilling path may consist of three sections: descending, horizontal and ascending (in Fig. 1-4 this option is not shown), or of two sections: descending and ascending (Fig. 1). The radius of the trajectory 12 is selected from the strength condition of the drill pipe string and the housing of the downhole tool. It is also possible horizontal drilling (Fig. 2) from a natural and specially open recess 23 with access to the same recess. In FIG. 2 ground receiving equipment not shown.

Буровая установка направленного бурения 4 создает вращающий момент и осевое усилие для перемещения колонны бурильных труб вглубь. Перед началом работ буровую установку направленного бурения устанавливают под углом α к горизонту. The directional drilling rig 4 generates torque and axial force to move the drill pipe string inland. Before starting work, a directional drilling rig is installed at an angle α to the horizontal.

Прямолинейный участок скважины формируется при вращении породоразрушающего инструмента, выполняющего функцию отклонителя с одновременной осевой нагрузкой, которую создает на колонну бурильных труб установка направленного бурения 4. Для управления траекторией скважины вращение прекращают, при этом осевое усилие воздействует на плоскую пластину 14, и вследствие того, что она установлена под углом β к оси компоновки, траектория бурения меняется и контролируется по показанию наземной аппаратуры. После набора необходимой кривизны возобновляют вращение плоской пластины 13, которая при этом работает по принципу долота и перемещается по прямой. Информация о местонахождении породоразрушающего инструмента 3 передается на приемное устройство 6 и далее на ПЭВМ 7 и при необходимости на принтер 8. Для размывания породы жидкость через отверстия 16 подается на рабочие кромки плоской пластины 13. A straight section of the well is formed during the rotation of the rock cutting tool, which acts as a deflector with simultaneous axial load, which the directional drilling unit 4 creates on the drill pipe string. To control the well path, the rotation is stopped, and the axial force acts on the flat plate 14, and due to the fact that it is installed at an angle β to the layout axis, the drilling path changes and is controlled by the indication of ground equipment. After a set of necessary curvature, the rotation of the flat plate 13 is resumed, which at the same time works on the principle of a bit and moves in a straight line. Information about the location of the rock cutting tool 3 is transmitted to the receiving device 6 and then to the PC 7 and, if necessary, to the printer 8. To erode the rock, the liquid through the holes 16 is fed to the working edges of the flat plate 13.

Применение изобретения позволило
1. Осуществлять бурение под естественными преградами для прокладки коммуникаций под ними.The application of the invention allowed
1. Drilling under natural barriers for laying communications under them.

2. Управлять траекторией процесса бурения. 2. Manage the trajectory of the drilling process.

3. Эффективно разрушать и продавливать грунт и мягкие породы. 3. Effectively destroy and push soil and soft rock.

4. Обеспечить экологичность процесса бурения. 4. To ensure the environmental friendliness of the drilling process.

Claims

1. A drilling complex for laying communications, comprising a directional drilling rig, ground receiving equipment, a drill pipe string, a rock cutting tool, a downhole part of the complex, including a downhole tool, a power source and a deflecting arrangement, the functions of which are a rock cutting tool, and the rock cutting tool holes for the supply of washing liquid and consists of a housing and a flat plate mounted at an angle to its axis, and the flat plate has a width Equal to or greater than the diameter of the drill string, characterized in that the rock cutting tool made of a nonmagnetic material, the downhole portion of the downhole tool comprises an electrical separator, and terrestrial transceivers comprises a receiver connected to the antenna and the PC.

2. A drilling complex for laying communications according to claim 1, characterized in that the holes for supplying erosive fluid are made in the housing.