RU2443848C1 - Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking - Google Patents

Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking Download PDF

Info

Publication number
RU2443848C1
RU2443848C1 RU2010134062/03A RU2010134062A RU2443848C1 RU 2443848 C1 RU2443848 C1 RU 2443848C1 RU 2010134062/03 A RU2010134062/03 A RU 2010134062/03A RU 2010134062 A RU2010134062 A RU 2010134062A RU 2443848 C1 RU2443848 C1 RU 2443848C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
screw
sticking
auger
drilling
drill
Prior art date
Application number
RU2010134062/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Юрьевич Липатов (RU)
Евгений Юрьевич Липатов
Владимир Григорьевич Кузнецов (RU)
Владимир Григорьевич Кузнецов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет"
Priority to RU2010134062/03A priority Critical patent/RU2443848C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2443848C1 publication Critical patent/RU2443848C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and may be used in wellbore sweep and elimination of differential wall sticking. Device comprises drilling pipe, single-start welded or solid auger with 4-6 flights. Auger vane inclination to drilling string axial line makes 45-75°. Jet nozzles arranged at 45-75° to drilling pipe axial line to the left along auger direction are fitted in auger vanes on every lead of screw.
EFFECT: higher efficiency and clearing, expanded performances.
1 dwg

Description

Изобретение относится к технике бурения скважин и предназначено для промывки скважин и ликвидации прихвата бурильной колонны при бурении на нефть и газ, в частности при бурении горизонтального участка и интервалов неустойчивых горных пород.The invention relates to techniques for drilling wells and is intended for flushing wells and eliminating sticking of the drill string when drilling for oil and gas, in particular when drilling a horizontal section and intervals of unstable rocks.

Известно устройство для очистки скважины от шлама или турбулизатор восходящего потока промывочной жидкости (RU 2160818 C1, МПК7 E21B 21/00, опубл. 19.04.1999). Устройство для очистки скважины от шлама включает невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб. Устройство снабжено турбинами, установленными за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости. Наружный диаметр турбины меньше наружного диаметра центраторов. Направление лопастей центраторов по ходу движения промывочной жидкости совпадает с направлением вращения долота.A device for cleaning the well of sludge or turbulator upward wash fluid (RU 2160818 C1, IPC7 E21B 21/00, publ. 04/19/1999). A device for cleaning a well from cuttings includes non-rotating drill pipes, a chisel, a downhole motor and centralizers with blades located at an acute angle to the axis of the drill pipes. The device is equipped with turbines installed behind the centralizers with the possibility of rotation around their longitudinal axes under the action of the flow of flushing fluid. The outer diameter of the turbine is less than the outer diameter of the centralizers. The direction of the centralizer blades along the direction of the wash fluid coincides with the direction of rotation of the bit.

Недостатком данного устройства является низкая эффективность работы из-за отсутствия дополнительного турбулентного потока и вероятности нарушения естественной фильтрационной корки при вращении элементов компоновки и отсутствует противоприхватное действие, а также сложность в замене элементов устройства.The disadvantage of this device is the low efficiency due to the lack of additional turbulent flow and the likelihood of disruption of the natural filter cake during rotation of the layout elements and there is no anti-seizing effect, as well as the difficulty in replacing the elements of the device.

Известно также устройство по выносу бурового шлама из горизонтального участка, принятое за прототип, включающее в себя бурильную трубу с двухзаходным и трехзаходным шнеком с шагом 4,7 и 15 диаметров трубы, угол наклона спирали к осевой линии 37 и 13° (автореферат Хабибуллина И.А. Совершенствование процессов транспортирования выбуренной породы при бурении горизонтальных скважин, Уфа; 2008, с.21-24).There is also known a device for removing drill cuttings from a horizontal section, taken as a prototype, which includes a drill pipe with a two-start and three-start screw with a pitch of 4.7 and 15 pipe diameters, the angle of inclination of the spiral to the centerline of 37 and 13 ° (abstract of I. Khabibullin A. Improving the processes of transportation of cuttings during the drilling of horizontal wells, Ufa; 2008, p.21-24).

Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности очистки скважины от шлама, так как при бурении наклонных и горизонтальных участков ствола скважины накапливается значительное количества бурового шлама, который постепенно оседает и заполняет область лежачей стенки, что зачастую приводит к прихватам и заклиниванию бурильного инструмента в скважине, и небольшому сроку службы устройства.A disadvantage of the known device is the low efficiency of cleaning the well from sludge, since when drilling inclined and horizontal sections of the wellbore a significant amount of drill cuttings accumulates, which gradually settles and fills the area of the lying wall, which often leads to sticking and jamming of the drilling tool in the well, and short life of the device.

Также недостатком вышерассматриваемых устройств является отсутствие возможности их применения при ликвидации прихвата бурильной колонны.Also a disadvantage of the above devices is the lack of the possibility of their use in the elimination of sticking of the drill string.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка устройства для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны.The task to which the claimed technical solution is directed is to develop a device for cleaning the wellbore from sludge and eliminating sticking of the drill string.

При осуществлении заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в повышении эффективности бурения скважин и повышении качества очистки ствола скважины от шлама за счет расширения функциональных возможностей, создания турбулентного потока, дополнительной скорости потока жидкости.When implementing the claimed technical solution, the problem is solved by achieving a technical result, which consists in increasing the efficiency of drilling wells and improving the quality of cleaning the wellbore from sludge by expanding functionality, creating a turbulent flow, additional fluid flow rate.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны содержит бурильную трубу и шнек, в качестве которого использован однозаходовый приварной или сплошной с бурильной трубой шнек с 4-6 витками, причем угол наклона лопастей шнека к осевой линии бурильной колонны равен 45-75°, а в лопастях шнека на каждом шаге витка установлены гидромониторные насадки под углом 45-75° к осевой линии бурильной трубы влево по направлению шнека.The specified technical result is achieved by the fact that the device for cleaning the borehole from the sludge and eliminating the sticking of the drill string contains a drill pipe and a screw, which is used as a single-pass welded or continuous with a drill pipe screw with 4-6 turns, and the angle of inclination of the auger blades to the axial the line of the drill string is 45-75 °, and in the blades of the auger at each step of the turn there are hydraulic nozzles at an angle of 45-75 ° to the centerline of the drill pipe to the left in the direction of the auger.

Причинно-следственная связь между заявленным техническим результатом и существенными признаками следующая. Отличительными признаками являются: наличие однозаходного шнека, в лопастях которого установлены гидромониторные насадки, улучшающие вынос шлама, предотвращающие образование сальника на устройстве в его шнековой части и шламонакопление без вращения бурильной колонны и с вращением при его необходимости. Шнек имеет достаточную прочность для того, чтобы выдержать создаваемые осевые нагрузки и вращающие моменты при его вращении в правую сторону по направлению винта для ликвидации прихвата бурильной колонны, что позволит сдвинуть колонну вниз и тем самым разрушить структуру прихваченного породой интервала. Заявляемое расположение насадок увеличивает скорость восходящего потока жидкости и способствует удалению верхнего неустойчивого слоя стенки скважины. Турбулентный поток жидкости в скважине при бурении позволяет предотвратить сужения ствола скважины за счет полной очистки ствола скважины и малого зазора между шнеком устройства и стенкой скважины. Устройство также используется и для освобождения бурильного инструмента от прихвата за счет его поворота вправо по направлению винта. Все поставленные задачи достигнуты.The causal relationship between the claimed technical result and the essential features is as follows. Distinctive features are: the presence of a single-auger screw, in the blades of which are installed hydraulic nozzles that improve the removal of sludge, prevent the formation of an oil seal on the device in its auger part and sludge accumulation without rotation of the drill string and with rotation if necessary. The auger has sufficient strength to withstand the generated axial loads and torques when it is rotated to the right in the direction of the screw to eliminate the sticking of the drill string, which will allow the column to be moved down and thereby destroy the structure of the interval grasped by the rock. The claimed location of the nozzles increases the speed of the upward fluid flow and helps to remove the upper unstable layer of the borehole wall. Turbulent fluid flow in the well during drilling helps to prevent narrowing of the wellbore due to complete cleaning of the wellbore and a small gap between the auger of the device and the wall of the well. The device is also used to free the drill tool from sticking due to its rotation to the right in the direction of the screw. All tasks have been achieved.

На чертеже показан общий вид устройства для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны.The drawing shows a General view of a device for cleaning the borehole from sludge and eliminate sticking of the drill string.

Устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны содержит бурильную трубу 1 с наваренным шнеком 2 или трубу, изготовленную совместно литой со шнеком 2.A device for cleaning the wellbore from sludge and eliminating sticking of the drill string comprises a drill pipe 1 with a welded screw 2 or a pipe made jointly with a screw 2.

Шнек 2 представляет собой однозаходовый виток, количество витков которого, например, от четырех до шести, ширина и высота шнека от основания бурильной колонны зависит от необходимой степени очистки скважины, создаваемой скорости потока жидкости в интервале оседания шлама и длины волны потока жидкости после его прохождения через устройство. Например, ширина 30-35 мм и высота шнека от основания бурильной трубы 21-23 мм.The screw 2 is a single-turn, the number of turns of which, for example, is from four to six, the width and height of the screw from the base of the drill string depends on the required degree of well cleaning, the fluid flow rate created in the interval of sludge sedimentation and the wavelength of the fluid flow after it passes through device. For example, the width is 30-35 mm and the height of the screw from the base of the drill pipe is 21-23 mm.

Для создания турбулентного потока, требуемой скорости восходящего потока жидкости и увеличения прочностной характеристики устройства при ликвидации прихвата бурильной колонны лопасти шнека расположены под углом φ=45-75° к осевой линии А-А бурильной трубы 1. Однозаходовый виток шнека 2 направлен вправо вдоль всей бурильной трубы 1 от муфты 3 до ниппеля 4. В лопастях шнека 2 на каждом шаге витка установлены гидромониторные насадки 5 под углом 45-75° к осевой линии бурильной трубы, влево по направлению шнека (направлены вдоль лопастей по ходу движения бурового раствора от забоя к устью). Количество и диаметр насадок 5, в частности, 6-12 мм рассчитывают исходя из условий удаления оседающего шлама из-под лопастей шнека 2 и предупреждения образования сальников в канавке между лопастями шнека 2.To create a turbulent flow, the required speed of the upward fluid flow and increase the strength characteristics of the device during the elimination of sticking of the drill string, the auger blades are located at an angle φ = 45-75 ° to the axial line AA of the drill pipe 1. A single-pass turn of the screw 2 is directed to the right along the entire drill pipes 1 from the coupling 3 to the nipple 4. In the blades of the screw 2 at each step of the turn are installed hydraulic nozzles 5 at an angle of 45-75 ° to the centerline of the drill pipe, to the left in the direction of the screw (directed along the blades along the move drilling fluid from the bottom to the mouth). The number and diameter of nozzles 5, in particular, 6-12 mm, are calculated based on the conditions for the removal of settling sludge from under the blades of the screw 2 and the prevention of the formation of oil seals in the groove between the blades of the screw 2.

Устройство для очистки скважин и ликвидации прихвата бурильной колонны работает следующим образом.A device for cleaning wells and eliminating sticking of the drill string works as follows.

В процессе бурения буровой раствор в скважине поднимается по затрубному пространству от забоя к устью скважины, где при прохождении бурового раствора через устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны поток промывочной жидкости, обогащенный шламом, проходит через шнек 2, который за счет энергии потока и создающего дополнительного гидравлического давления между витками шнека 2 и стенкой скважины начинает перемешивать буровой раствор, одновременно закручивая поток, предает ему вращательное движение, что предотвращает оседание шлама в скважине, а установленные гидромониторные насадки 5 предотвращают образование сальников между витками шнека 2 и оседание шлама в области лежачей стенки устройства. После прохождения бурового раствора через устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны создаваемая им энергия и скорость потока продолжает действовать еще некоторое расстояние, что позволяет предотвратить шламонакопление и сужение ствола скважины в интервале установки устройства. При возникновения прихвата бурильной колонны в интервале устройства необходимо провернуть бурильную колонну вправо и прихват будет ликвидирован.During drilling, the drilling fluid in the well rises through the annulus from the bottom to the wellhead, where when the drilling fluid passes through the device for cleaning the borehole from the sludge and eliminates the sticking of the drill string, the drilling fluid enriched in the sludge passes through the screw 2, which the energy of the flow and creating additional hydraulic pressure between the turns of the screw 2 and the wall of the well begins to mix the drilling fluid, while spinning the flow, it gives it a rotational motion This prevents the settling of sludge in the well, and the installed hydromonitor nozzles 5 prevent the formation of glands between the turns of the screw 2 and the settling of sludge in the area of the lying wall of the device. After the drilling fluid passes through the device for cleaning the borehole from the sludge and eliminates the sticking of the drill string, the energy created by it and the flow rate continue to act for a certain distance, which helps to prevent sludge accumulation and narrowing of the borehole in the installation interval of the device. If there is a sticking of the drill string in the interval of the device, it is necessary to turn the drill string to the right and the stick will be eliminated.

Использование устройства для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны при бурении неустойчивых, трещиноватых и других пород обеспечивает калибровку и вынос бурового шлама из зоны его оседания. Предлагаемое устройство может быть реализовано при бурении любых скважин, где наблюдается зашламование кольцевого канала и возникновение прихвата бурильной колонны, однако использование наиболее эффектно при бурении на нефть и газ винтовым устройством преимущественно наклонных и горизонтальных участков ствола скважины.The use of a device for cleaning the borehole from sludge and eliminating sticking of the drill string while drilling unstable, fractured and other rocks provides calibration and removal of drill cuttings from the zone of its subsidence. The proposed device can be implemented during the drilling of any wells, where the annular channel is slammed and the drill string is stuck, however, the most effective use for oil and gas drilling with a screw device is to use predominantly inclined and horizontal sections of the wellbore.

Claims (1)

Устройство для очистки ствола скважины от шлама и ликвидации прихвата бурильной колонны, содержащее бурильную трубу и шнек, отличающееся тем, что в качестве шнека использован однозаходовый приварной или сплошной с бурильной трубой шнек с 4-6 витками, причем угол наклона лопастей шнека к осевой линии бурильной колонны равен 45-75°, а в лопастях шнека на каждом шаге витка установлены гидромониторные насадки под углом 45-75° к осевой линии бурильной трубы влево по направлению шнека. A device for cleaning the borehole from the sludge and eliminating the sticking of the drill string containing a drill pipe and a screw, characterized in that the screw is a single-pass welded or continuous with a drill pipe screw with 4-6 turns, and the angle of inclination of the auger blades to the centerline of the drill the column is equal to 45-75 °, and in the blades of the screw at each step of the turn installed monitor nozzles at an angle of 45-75 ° to the centerline of the drill pipe to the left in the direction of the screw.
RU2010134062/03A 2010-08-13 2010-08-13 Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking RU2443848C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134062/03A RU2443848C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010134062/03A RU2443848C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2443848C1 true RU2443848C1 (en) 2012-02-27

Family

ID=45852334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010134062/03A RU2443848C1 (en) 2010-08-13 2010-08-13 Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2443848C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524228C1 (en) * 2013-04-23 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Cleanup of inclined and horizontal well shafts

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855180A1 (en) * 1976-02-09 1981-08-15 Кузбасский Политехнический Институт Auger rod for horizontal drilling machines
SU977697A1 (en) * 1981-05-22 1982-11-30 Специальное Конструкторское Бюро Всесоюзного Промышленного Объединения "Союзгеотехника" Adapter for double drill string
SU1323693A1 (en) * 1985-09-25 1987-07-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства Method and apparatus for drilling holes in unstable rock
US5375669A (en) * 1993-02-12 1994-12-27 Cherrington Corporation Method and apparatus for cleaning a borehole
RU2072047C1 (en) * 1992-04-03 1997-01-20 Лазарь Николаевич Федоров Device for drilling wells of large diameter
RU48353U1 (en) * 2005-05-16 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина DEVICE FOR REMOVING SMALL ITEMS AND SLUDGE FROM WELL BOTTOM

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU855180A1 (en) * 1976-02-09 1981-08-15 Кузбасский Политехнический Институт Auger rod for horizontal drilling machines
SU977697A1 (en) * 1981-05-22 1982-11-30 Специальное Конструкторское Бюро Всесоюзного Промышленного Объединения "Союзгеотехника" Adapter for double drill string
SU1323693A1 (en) * 1985-09-25 1987-07-15 Всесоюзный научно-исследовательский институт организации и механизации шахтного строительства Method and apparatus for drilling holes in unstable rock
RU2072047C1 (en) * 1992-04-03 1997-01-20 Лазарь Николаевич Федоров Device for drilling wells of large diameter
US5375669A (en) * 1993-02-12 1994-12-27 Cherrington Corporation Method and apparatus for cleaning a borehole
RU48353U1 (en) * 2005-05-16 2005-10-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина DEVICE FOR REMOVING SMALL ITEMS AND SLUDGE FROM WELL BOTTOM

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХАБИБУЛЛИН И.А. Автореферат "Совершенствование процессов транспортирования выбуренной породы при бурении горизонтальных скважин". - Уфа, 2008, с.21-24. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524228C1 (en) * 2013-04-23 2014-07-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КубГТУ") Cleanup of inclined and horizontal well shafts

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10961791B2 (en) Method and apparatus to rotate subsurface wellbore casing
MX2012008430A (en) Wellbore obstruction-clearing tool and method of use.
AU2010309572B2 (en) Wellbore completion
WO2008055349A1 (en) Reverse nozzle drill bit
AU2013250913B2 (en) Wellbore completion system with reaming tool
RU2604604C2 (en) Drill string tubular component
US8074742B2 (en) Apparatus and method for cutting a wellbore
US7174958B2 (en) Drill string member
RU2443848C1 (en) Device for cleaning well bore from mud and elimination of differential wall sticking
RU109496U1 (en) DEVICE FOR CLEANING WELLS FROM Sludge
CN109025830B (en) A kind of deep water shallow layer gas hydrate solid state fluidizing mine drilling bit
CN204371158U (en) Horizontal well landwaste scavenge unit
CN110886582A (en) Integrated drilling tool for crushing and cleaning drilling well debris deposit bed
RU2630497C2 (en) Device for cleaning directional and horizontal wellbores from slime
RU2160818C1 (en) Gear to clean holes from mud
RU2436928C1 (en) Bladed calibrator
RU2588274C1 (en) Device for cleaning inclined wellbore from sludge
RU2574237C1 (en) String shoe
RU201798U1 (en) SPREADING TOOL
US20210123306A1 (en) Tubing joint and uses thereof
RU2386005C2 (en) Drilling method of hard rocks with hydrotransport of core sample and drilling assembly for its implementation
AU2014202589B2 (en) An apparatus and method for cutting a wellbore
RU61773U1 (en) DRILLING HYDROMECHANICAL DRILL
RU2255198C1 (en) Spherical centering turbulence promoter

Legal Events

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

Effective date: 20130814