RU2578682C2 - Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end - Google Patents
Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2578682C2 RU2578682C2 RU2013112262/03A RU2013112262A RU2578682C2 RU 2578682 C2 RU2578682 C2 RU 2578682C2 RU 2013112262/03 A RU2013112262/03 A RU 2013112262/03A RU 2013112262 A RU2013112262 A RU 2013112262A RU 2578682 C2 RU2578682 C2 RU 2578682C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pipe
- drilling
- wellbore
- annulus
- sludge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Earth Drilling (AREA)
- Cleaning In General (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к горной промышленности, а именно, к способам очистки ствола скважины при бурении, преимущественно, ее горизонтальных участков и к бурильным трубам для осуществления способа.The invention relates to the mining industry, and in particular, to methods for cleaning a wellbore during drilling, mainly of its horizontal sections, and to drill pipes for implementing the method.
1. Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.1. The method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections.
1.1. Существующее положение проблемы: ухудшение объективных условий горизонтального бурения.1.1. The current situation of the problem: the deterioration of the objective conditions of horizontal drilling.
Из уровня данной области техники (см. ниже) установлено, что принцип необходимости и достаточности совокупности существенных признаков для достижения технического результата - надежное и эффективное бурение, работает в определенных ограниченных условиях - при бурении вертикальных скважин.From the level of this technical field (see below) it has been established that the principle of necessity and sufficiency of a set of essential features for achieving a technical result - reliable and efficient drilling, works in certain limited conditions - when drilling vertical wells.
В ходе анализа существующего положения проблемы бурения горизонтальных участков ствола скважины выявлено, почему вышеуказанный технический результат не достигается. Бурение не надежно и не эффективно, вследствие интенсивного выпадения шлама, последующего оседания и отложения его частиц - выбуренной породы на нижней стенке горизонтальных участков ствола скважины.In the analysis of the existing situation of the problem of drilling horizontal sections of the wellbore, it was revealed why the above technical result is not achieved. Drilling is not reliable and not effective, due to the intensive loss of sludge, subsequent subsidence and deposition of its particles - drill cuttings on the bottom wall of horizontal sections of the wellbore.
Для обеспечения технического результата - повышение надежности и эффективности бурения в изменившихся условиях, то есть в условиях бурения горизонтальных участков ствола скважины, необходимо достигнуть решение соответствующей технической задачи. То есть необходимо обеспечить качественную и эффективную очистку горизонтальных участков ствола скважины.To ensure a technical result - improving the reliability and efficiency of drilling in changing conditions, that is, in the conditions of drilling horizontal sections of the wellbore, it is necessary to achieve a solution to the corresponding technical problem. That is, it is necessary to ensure high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore.
Известные способы очистки ствола скважины, связанные с периодической остановкой работ по бурению для необходимости очистки уже не обеспечивают надежного и эффективного бурения, так как допускают систематическое его забивание и, как следствие, систематическое прекращение процесса бурения на время его очистки.Known methods for cleaning a wellbore associated with a periodic shutdown of drilling operations for the need for cleaning no longer provide reliable and efficient drilling, since they allow systematic clogging and, consequently, a systematic termination of the drilling process during its cleaning.
В заявляемом же способе очистки негативные условия - выпадения шлама и последующее оседание и отложение (накопление) его частиц в «русле» горизонтальных участков ствола скважины устранены.In the claimed cleaning method, the negative conditions — sludge precipitation and subsequent subsidence and deposition (accumulation) of its particles in the “channel” of horizontal sections of the wellbore are eliminated.
Заявляемый способ, как обосновано его автором, обеспечивает качественную и эффективную очистку горизонтальных участков ствола скважины, путем профилактики выпадения шлама и последующего оседания и отложения (накопления) его частиц в «русле» скважины, в процессе бурения.The inventive method, as justified by its author, provides high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore by preventing the loss of sludge and subsequent subsidence and deposition (accumulation) of its particles in the "channel" of the well, during drilling.
Что касается вертикального бурения, то удаление выбуренной породы в виде частиц шлама осуществляется с удовлетворительным качеством и эффективностью, так как вектор выпадения и оседания шлама под действием сил гравитации и вектор восходящего потока промывочной жидкости, противоположно направлены и ограничены в одной, вертикальной плоскости - пространством вертикального ствола скважины. Поэтому выбуренная порода в форме массы шлама, с удовлетворительным качеством и эффективностью выносится более сильным вектором восходящего потока промывочной жидкости непрерывно, равномерно - вокруг колонны бурильных труб (с затрубного пространства).As for vertical drilling, the removal of cuttings in the form of particles of sludge is carried out with satisfactory quality and efficiency, since the vector of precipitation and sedimentation of sludge under the influence of gravity and the vector of the upward flow of washing fluid are oppositely directed and are limited in one vertical plane to the vertical space wellbore. Therefore, cuttings in the form of a mass of sludge, with satisfactory quality and efficiency, are carried out by a stronger upward flow of flushing fluid continuously, evenly - around the drill pipe string (from the annulus).
То есть очистка ствола скважины на ее вертикальных участках осуществляется с удовлетворительным качеством и эффективностью, с обеспечением выноса наружу выбуренной породы в процессе бурения, в силу благоприятных условий бурения.That is, the cleaning of the wellbore in its vertical sections is carried out with satisfactory quality and efficiency, ensuring that drill cuttings are carried out during drilling, due to favorable drilling conditions.
Поэтому, чем больше изменяются условия вертикального бурения - на наклонно-горизонтальные, то есть, чем больше отклоняются от вертикального направления процесса бурения, тем более снижается качество и эффективность очистки ствола скважины (вымывание и вынос выбуренной породы).Therefore, the more the vertical drilling conditions change - to the inclined horizontal ones, that is, the more they deviate from the vertical direction of the drilling process, the more the quality and efficiency of cleaning the wellbore decreases (leaching and removal of cuttings).
Следовательно, тем более снижается надежность и эффективность бурения. При достижении положения, когда вектор выпадения шлама и осаждения его частиц (действие сил гравитации) и вектор потока промывочной жидкости принимают взаимно-перпендикулярное направление, вынос выбуренной породы осуществляется наименее качественно и эффективно. То есть в этих условиях процесс бурения - наименее надежен и эффективен.Therefore, the reliability and efficiency of drilling are all the more reduced. Upon reaching the position where the vector of sludge precipitation and sedimentation of its particles (the action of gravitational forces) and the washing fluid flow vector take a mutually perpendicular direction, the cuttings are carried out in the least quality and efficient manner. That is, under these conditions, the drilling process is the least reliable and efficient.
Проанализируем такие неблагоприятные условия бурения ствола скважины с горизонтальными участками.We analyze such adverse conditions for drilling a wellbore with horizontal sections.
Если рассмотреть протяженный (например до ~2500 м) горизонтальный участок ствола скважины (фиг.1, поз.1.1.), то проходящая сквозь нее колона бурильных труб (поз.1.2.) не соостна (в горизонтальной плоскости) с цилиндрической полостью ствола скважины, а провисает под собственным весом - силой тяжести и ложится значительной частью (поз.1.3.) своей протяженности (например, до ~2500 м) на нижнюю стенку ствола скважины (поз.1.4.). Следовательно, процесс бурения горизонтальных участков ствола скважины (фиг.1) ведется в условиях, где длиномерная, горизонтально направленная колонна бурильных труб (поз.1.3.) вращается, «уложенная» на нижнюю стенку ствола скважины.If we consider an extended (for example, up to ~ 2500 m) horizontal section of the wellbore (Fig. 1, pos. 1.1.), Then the drill pipe string passing through it (pos. 1.2.) Is not aligned (in the horizontal plane) with the cylindrical cavity of the wellbore , and sags under its own weight - gravity and lies a significant part (pos. 1.3.) of its length (for example, up to ~ 2500 m) on the lower wall of the wellbore (pos. 1.4.). Therefore, the process of drilling horizontal sections of the wellbore (Fig. 1) is carried out under conditions where a lengthy, horizontally directed drill pipe string (pos. 1.3.) Rotates “laid” on the bottom wall of the wellbore.
Более того, такие неблагоприятные условия бурения усиливаются тем, что между лежащей на нижней стенке ствола скважины и трущейся о нее (поз.1.4.) колонной бурильных труб (поз.1.3.), затрубное пространство отсутствует, т.к. оно «заглушено» прилеганием колонны бурильных труб, с силой ее тяжести.Moreover, such unfavorable drilling conditions are enhanced by the fact that there is no annular space between the drill pipe string (pos. 1.4.) And the pipe string (pos. 1.3.) Rubbing against it (pos. 1.3.) it is "drowned out" by the fit of the drill pipe string, with its gravity.
В результате в зоне соприкосновения колонны бурильных труб (поз.1.3.) с нижней стенкой ствола скважины (поз.1.4.) создается некая «мертвая зона», где отсутствующий горизонтально направленный восходящий поток (поз.1.5.) промывочной жидкости преодолевается вертикально вниз направленной (см. на фиг.3, поз.3.5.) силой гравитации частиц шлама.As a result, in the contact zone of the drill pipe string (pos. 1.3.) With the bottom wall of the borehole (pos. 1.4.), A certain “dead zone” is created where the absent horizontally directed upward flow (pos. 1.5.) Of the flushing fluid is overcome vertically downward (see figure 3, pos. 3.5.) by the force of gravity of the particles of sludge.
В создавшихся условиях процесс горизонтального бурения сопровождается интенсивным выпадением шлама, осаждением и отложением его частиц на нижней стенке ствола скважины, по линии контакта ее с колонной бурильных труб (см. на фиг.1 - последовательность забивания ствола скважины: сечения А-А; Б-Б; В-В).Under the existing conditions, the horizontal drilling process is accompanied by intensive loss of sludge, sedimentation and deposition of its particles on the bottom wall of the wellbore, along the line of its contact with the drill pipe string (see figure 1 - sequence of driving a wellbore: sections A-A; B- B; B-C).
Вследствие выпадения шлама, осаждения и отложения его частиц вдоль колонны бурильных труб, на нижней стенке ствола скважины, линия контакта и трения (см. фиг.2, поз.2.1.) перерастает, соответственно, в площадь контакта (см. фиг.3 поз.3.1., фиг.4 поз.4.1.) и трения, с многократным возрастанием передаваемой через колонну бурильных труб осевой нагрузки и крутящего момента.Due to the loss of sludge, sedimentation and deposition of its particles along the drill pipe string on the bottom wall of the wellbore, the contact and friction line (see figure 2, item 2.1.) Develops, respectively, into the contact area (see figure 3 item .3.1., Fig. 4 pos. 4.1.) And friction, with a multiple increase in axial load and torque transmitted through the drill pipe string.
Следствием возросших указанных нагрузок является многократное уменьшение механической скорости бурения, то есть многократно снижается надежность и эффективность бурения.The consequence of the increased indicated loads is a multiple decrease in the mechanical drilling speed, that is, the reliability and efficiency of drilling are many times reduced.
Проанализируем динамику изменения (ухудшения) условий бурения на рассматриваемом горизонтальном участке ствола скважины.Let us analyze the dynamics of change (deterioration) in drilling conditions in the considered horizontal section of the wellbore.
Итак, поток (фиг.1, поз.1.5.) восходящей промывочной жидкости в зоне выпадения шлама, оседания и отложения его частиц (в нижней части затрубного пространства) не работает, то есть выбуренная порода промывочной жидкостью (поз.1.5.) не перемещается и не удаляется (не выносится).So, the flow (Fig. 1, pos. 1.5.) Of the ascending flushing fluid in the zone of sludge precipitation, sedimentation and deposition of its particles (in the lower part of the annulus) does not work, that is, drill cuttings with flushing fluid (pos. 1.5.) Do not move and is not removed (not removed).
Более того, в «зоне отложения» порода, от перемещения и удаления восходящим потоком промывочной жидкости, «защищается» утрамбовывающей ее в ходе вращения колонной бурильных труб (поз.3.1., поз.4.1.).Moreover, in the “deposition zone” of the rock, from washing up and removal by an upward flow of flushing fluid, it is “protected” by the drill string being rammed during rotation (pos. 3.1., Pos. 4.1.).
К какому состоянию приходит горизонтальный участок ствола скважины, в ходе его бурения?What state does the horizontal section of the wellbore come in during its drilling?
На фиг.1 и на фиг.2-4 изображена последовательность забивания горизонтального участка ствола скважины, в ходе его бурения, вследствие выпадения шлама, осаждения и отложения его частиц (см. поперечные сечения: А-А, Б-Б, В-В на фиг.1).Figure 1 and figure 2-4 shows the sequence of driving a horizontal section of the wellbore during drilling, due to the loss of sludge, sedimentation and deposition of its particles (see cross sections: A-A, BB, B-B figure 1).
Как наглядно изображен горизонтальный участок ствола скважины, в ходе его бурения, никакого активно циркулирующего восходящего потока промывочной жидкости на этом участке, для профилактики выпадения шлама и перемещения (выноса) выбуренной и отложившейся породы не может быть осуществлено. Следовательно, исключается перемещение и вынос отложившейся породы восходящим потоком промывочной жидкости с нижней стенки ствола скважины (фиг.1, фиг.2 - фиг.4).As the horizontal section of the wellbore is clearly depicted, during its drilling, no actively circulating upward flow of flushing fluid in this section can be carried out to prevent the loss of sludge and the displacement (removal) of the drilled and deposited rock. Therefore, the removal and removal of the deposited rock by the upward flow of flushing fluid from the lower wall of the wellbore is excluded (Fig. 1, Fig. 2 - Fig. 4).
Выпадая и оседая под действием сил гравитации, частицы шлама попадают в естественно создавшийся своеобразный «механизм-ловитель», образовавшийся тремя факторами. Сужающийся к «нулю» конический проем (поз.3.2.) между стенкой (поз.3.4) ствола скважины и вращающейся (по стрелке поз.3.3) поверхностью колонны бурильных труб (поз.3.1), совместно с силами гравитации (по стрелке поз.3.5) обеспечивают интенсивное нарастание массы отложившейся породы на нижней стенке ствола скважины (поз.1.4.).Falling out and settling under the influence of gravitational forces, the particles of sludge fall into a naturally created kind of “catch mechanism” formed by three factors. A tapered aperture tapering to “zero” (pos. 3.2.) Between the wall (pos. 3.4) of the wellbore and the rotating (in the direction of pos. 3.3) surface of the drill pipe string (pos. 3.1), together with gravity forces (in the direction of pos. 3.5) provide an intensive increase in the mass of deposited rock on the lower wall of the wellbore (pos. 1.4.).
В процессе бурения оседающая порода проникает под колонну бурильных труб (поз.1.3), утрамбовываясь последней, откладывается, вытесняет ее же к центру и далее, выше, в полости скважины (см. горизонтальный участок ствола скважины в разрезах: фиг.2 - фиг.4).During drilling, the sedimentary rock penetrates under the drill pipe string (pos. 1.3), tamping with the latter, it is deposited, displaces it to the center and further, higher, in the well cavity (see the horizontal section of the wellbore in sections: FIG. 2 - FIG. four).
Таким образом, вследствие объективно существующих неблагоприятных условий при горизонтальном бурении, шлам интенсивно выпадает, его частицы откладываются (накапливаются), заполняют нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины и вытесняют бурильную колонну выше, по схеме позиций на фигурах 1, 2-4.Thus, due to objectively existing adverse conditions during horizontal drilling, the sludge intensively falls out, its particles are deposited (accumulated), fill the bottom wall of the horizontal section of the wellbore and displace the drill string above, according to the position diagram in figures 1, 2-4.
К каким негативным последствиям приводит подобная динамика выпадения шлама, нарастания массы его частиц (породы) на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины?What are the negative consequences of such a dynamics of sludge deposition, an increase in the mass of its particles (rock) on the lower wall of the horizontal section of the wellbore?
На фиг.1, 2-4 изображены смоделированные (для наглядности) условия бурения горизонтального участка ствола скважины: динамика отложения массы выбуренной породы на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины, как следствие выпадения шлама.Figure 1, 2-4 shows the simulated (for clarity) drilling conditions of the horizontal section of the wellbore: the dynamics of deposition of the mass of cuttings on the bottom wall of the horizontal section of the wellbore, as a result of the loss of sludge.
Негативные последствия объективных условий бурения горизонтальных участков ствола скважины:Negative consequences of objective conditions for drilling horizontal sections of the wellbore:
- кратно увеличиваются крутящий момент и осевая нагрузка, передаваемые инструменту (долото);- Torque and axial load transmitted to the tool (chisel) are multiplied;
- соответственно, кратно увеличиваются энергетические затраты на единицу длины проходки скважины;- accordingly, energy costs per unit length of a well sinking are multiplied;
- для исключения прихвата, «опасности» возможности разрыва и потери бурильной колонны, необходимость периодической очистки горизонтального участка ствола скважины, то есть периодическое прекращение работ по бурению скважины;- to eliminate sticking, “danger” of the possibility of rupture and loss of the drill string, the need for periodic cleaning of the horizontal section of the wellbore, that is, the periodic cessation of drilling operations;
- как следствие всего негативного, снижается надежность и эффективность бурения, увеличиваются сроки изыскательских работ, повышается стоимость конечного продукта, например, нефти и газа, снижается их конкурентоспособность на мировом рынке.- as a result of all the negative, reliability and efficiency of drilling are reduced, the time of exploration work is increased, the cost of the final product, for example, oil and gas, is increased, their competitiveness on the world market is reduced.
Выводыfindings
Из приведенного анализа существующего положения проблемы необходимо сделать выводы:From the above analysis of the existing situation of the problem, it is necessary to draw conclusions:
1.1.1. Следствием вскрытых, объективно существующих негативных условий горизонтального бурения является интенсивное выпадение шлама, последующее оседание и отложение его частиц на нижней стенке ствола скважины. Поскольку поток промывочной жидкости «способен» нести выбуренную породу только в своей активной зоне - верхней половине горизонтального участка ствола скважины и только в течении ограниченного времени, до выпадения шлама.1.1.1. The result of the revealed, objectively existing negative conditions of horizontal drilling is the intensive loss of cuttings, subsequent subsidence and deposition of its particles on the bottom wall of the wellbore. Since the flow of flushing fluid is “able” to carry cuttings only in its active zone - the upper half of the horizontal section of the wellbore and only for a limited time, until the sludge falls out.
1.1.2. Следовательно, чтобы обеспечить качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, необходимо синхронно осуществлять непрерывное перемещение (активацию) шлама в затрубном пространстве, на всем протяжении горизонтального участка ствола скважины - в активную зону потока промывочной жидкости, в верхнюю часть ствола скважины, то есть необходимо осуществлять способ очистки путем профилактики выпадения шлама.1.1.2. Therefore, in order to ensure high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections, it is necessary to synchronously continuously move (activate) the sludge in the annulus, throughout the horizontal section of the wellbore, into the active zone of the flushing fluid flow, into the upper part of the wellbore, that is, it is necessary to carry out a cleaning method by preventing sludge.
1.1.3. Профилактика выпадения шлама, в свою очередь, может быть осуществлена в процессе бурения, посредством сообщения энергии вращающихся труб (в составе колонны) - потоку промывочной жидкости в затрубном пространстве.1.1.3. Prevention of sludge loss, in turn, can be carried out during drilling, by communicating the energy of rotating pipes (in the string) to the flow of flushing fluid in the annulus.
1.1.4. А поскольку в настоящее время таких способов не разработано и не предложено, то известные способы очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков содержат недостатки:1.1.4. And since at present such methods have not been developed and not proposed, the known methods for cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections contain disadvantages:
1.1.4.1. Низкое качество и эффективность очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков;1.1.4.1. Low quality and efficiency of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections;
1.1.4.2. Возрастает степень и вероятность прихвата и потери бурильной колонны, вследствие некачественной очистки горизонтальных участков ствола скважины от выбуренной породы, то есть снижается надежность бурения;1.1.4.2. The degree and likelihood of sticking and loss of the drill string increases due to poor-quality cleaning of horizontal sections of the wellbore from drill cuttings, that is, the reliability of drilling decreases;
1.1.4.3. Как следствие по п.1.1.4.2., низкая эффективность горизонтального бурения из-за необходимости периодического прекращения бурения и очистки от отложившейся выбуренной породы на горизонтальных участках ствола скважины.1.1.4.3. As a consequence of clause 1.1.4.2., Low horizontal drilling efficiency due to the need for periodic cessation of drilling and cleaning of deposited drill cuttings in horizontal sections of the wellbore.
1.2. Техническая задача для решения заявляемым способом очистки:1.2. The technical problem for solving the claimed method of cleaning:
Разработать способ по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.To develop a method for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
1.3. Достигаемый технический результат1.3. Achievable technical result
Как следствие решения задачи по п.1.2., достигается технический результат: «повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».As a consequence of solving the problem according to claim 1.2., The technical result is achieved: "improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore".
1.4. О необходимости обеспечения условий при бурении горизонтальных участков ствола скважины, при которых причинно-следственно достигается положительный технический результат.1.4. About the need to ensure conditions when drilling horizontal sections of the wellbore, under which a positive technical result is achieved causally.
Из аналитических исследований существующего положения проблемы (условий) горизонтального бурения установлено, что технический результат - повышение надежности и эффективности бурения не достигается, вследствие объективно существующей причины: процесс горизонтального бурения сопровождается интенсивным выпадением шлама. Последующая причинно-следственная цепь негативных явлений: оседание и отложение частиц шлама (выбуренной породы) на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины, необходимость прекращения проходки ствола скважины, необходимость его очистки от отложений породы (фиг.1, фиг.3-4).From analytical studies of the existing situation of the problem (conditions) of horizontal drilling, it was found that the technical result - improving the reliability and efficiency of drilling is not achieved, due to objectively existing reasons: the horizontal drilling process is accompanied by intense loss of sludge. The following causal chain of negative phenomena: sedimentation and deposition of particles of sludge (cuttings) on the bottom wall of the horizontal section of the wellbore, the need to stop the penetration of the wellbore, the need to clean it from sediment (Fig.1, Fig.3-4).
«Следствие, порожденное некой причиной, само становится причиной другого явления; последнее, в свою очередь, оказывается причиной третьего явления и т.д. Эту последовательность явлений, связанных друг с другом отношением жесткой внутренней необходимости, называют причинной или причинно-следственной цепью. Ее можно более точно назвать «цепью причинения», что подчеркивает не статический, а динамический характер этой цепи: ее звенья не существуют в готовом неизмененном виде, они последовательно возникают и исчезают, одно порождая (причиняя) другое».“An effect generated by a cause itself becomes the cause of another phenomenon; the latter, in turn, is the cause of the third phenomenon, etc. This sequence of phenomena connected with each other by a relation of rigid internal necessity is called a causal or causal chain. It can be more accurately called the “chain of causation”, which emphasizes not the static but the dynamic nature of this chain: its links do not exist in a finished unchanged form, they sequentially arise and disappear, causing one (causing) another ”.
Философская энциклопедия. Главный редактор Ф.В. Константинов. Том 4-й. «Наука логики - СИТЕТИ». Издательство «Советская энциклопедия», 1967 (далее (1)) с.370-371.Philosophical Encyclopedia. Editor-in-chief F.V. Konstantinov.
Известно, динамика причинно-следственной цепи (причинность) «работает» строго при наличии определенных условий. Поэтому обеспечивая необходимые условия и воздействуя на причинно-следственную цепь (изменения ее), можно управлять процессом, прогнозируя и программируя получение требуемых, например, технических результатов.It is known that the dynamics of a causal chain (causality) “works” strictly in the presence of certain conditions. Therefore, providing the necessary conditions and influencing the cause-effect chain (changing it), you can control the process by predicting and programming the receipt of the required, for example, technical results.
Из понятия «осадки атмосферные», уточняем, что это: «вода в жидком или в твердом состоянии (дождь, снег, крупа и пр.), выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земной поверхности». Большой энциклопедический словарь. Главный редактор А.М. Прохоров. Том I. - Сов. Энциклопедия, 1991 (далее (2) с.85.From the concept of "atmospheric precipitation", we clarify that it is: "water in a liquid or in a solid state (rain, snow, groats, etc.), precipitating from clouds or precipitating from air on the earth's surface." Great Encyclopedic Dictionary. Editor-in-chief A.M. Prokhorov. Volume I. - Owls. Encyclopedia, 1991 (hereinafter (2) p. 85.
А понятием «Осадконакопление» поясняется, что «образование всех видов отложений на поверхности Земли - при переходе осаждаемого вещества из подвижного, взвешенного или растворенного (в воздушной или в водной среде) - в неподвижное (осадок) состояние.And the concept of "sedimentation" explains that "the formation of all types of deposits on the surface of the Earth - during the transition of the deposited substance from a mobile, suspended or dissolved (in air or in an aqueous medium) - to a stationary (sediment) state.
Траектория движения частиц шлама (породы) в потоке промывочной жидкости с верхней (активной) части сечения затрубного пространства - до нижней стенки (фиг.3 поз.3.5.) горизонтального участка ствола скважины представляет собой (в цикле полуоборота) «пространственную спиральную кривую», располагающуюся на поверхности круглого цилиндра - поверхности бурильной трубы - цилиндрическую винтовую линию.The trajectory of the movement of particles of sludge (rock) in the flow of flushing fluid from the upper (active) part of the cross-section of the annulus to the lower wall (Fig.3 pos.3.5.) Of the horizontal section of the wellbore is (in a half-turn) a "spatial spiral curve", located on the surface of a round cylinder - the surface of the drill pipe - a cylindrical helix.
Далее, движение потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, в угловом секторе, между колонной и нижней стенкой участка ствола скважины прекращается, так как пространство затрубное «заглушено» самой колонной бурильных труб (фиг.1, фиг.3-4).Further, the flow of drilling fluid in the annulus, in the angular sector, between the column and the bottom wall of the borehole section is stopped, since the annulus is “plugged” by the drill pipe string itself (FIG. 1, FIGS. 3-4).
В момент прекращения движения в нижней половине ствола скважины промывочной жидкости, находящийся в ее составе шлам, его частицы (порода) прекращают движение (взвешенное состояние) и выделяются из ее состава по следующей причинно-следственной цепи (см. также выше: (1) с.370-371):At the time of the cessation of movement in the lower half of the borehole of the washing liquid, the sludge in its composition, its particles (rock) stop the movement (suspended state) and are separated from its composition by the following causal chain (see also above: (1) .370-371):
прекращение движения → выпадение → оседание → отложение (накопление).cessation of movement → precipitation → subsidence → deposition (accumulation).
Но если затрубное пространство высвободить кругом, то есть колонну труб с нижней стенки горизонтального участка ствола скважины поднять (см.например (6) с.1-5), то только такое (свободное) состояние затрубного пространства не предотвратит выпадение и так далее (оседание и отложение): этому выпадению способствуют силы гравитации и отсутствие необходимой энергии для осуществления необходимой динамики частиц шлама в составе потока промывочной жидкости.But if the annulus is released around, that is, the pipe string is raised from the bottom wall of the horizontal section of the wellbore (see, for example, (6) p. 1-5), then only such a (free) state of the annulus will not prevent loss and so on (subsidence and deposition): this precipitation is promoted by gravitational forces and the lack of the necessary energy to realize the necessary dynamics of the sludge particles in the wash fluid stream.
Выводыfindings
Для удержания шлама (его частиц) от выпадения, то есть для профилактики выпадения шлама, необходимо условие: постоянная его динамика в затрубном пространстве со скоростью, необходимой и достаточной для профилактики выпадения его (из состава промывочной жидкости), на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины, постоянно, в процессе их бурения.In order to keep the sludge (its particles) from falling out, that is, to prevent the sludge from falling out, the condition is necessary: its constant dynamics in the annulus with the speed necessary and sufficient to prevent its loss (from the flushing fluid) throughout the horizontal sections of the wellbore , constantly, in the process of drilling them.
«Уже сам факт конечности скорости переноса материи и движения, структуры и информации свидетельствуют о его последовательном развертывании во времени. Исходным пунктом процесса причинения служит формирование самой причины для действования в данных условиях. Она должна достигнуть определенной интенсивности и «зрелости», прежде чем станет осуществима фактическая реализация заложенной в ней возможности порождения следствия (технического результата), соответствующего данным условиям» (1) с.372.“The very fact that the rate of transfer of matter and motion, structure and information is finite indicates its successive unfolding in time. The starting point of the infliction process is the formation of the very reason for acting in these conditions. It must achieve a certain intensity and “maturity” before the actual realization of the possibility of generating an effect (technical result) inherent in it corresponding to these conditions becomes feasible ”(1) p.372.
1.5. Обеспечение необходимой динамики шлама (его частиц) в затрубном пространстве ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, как условие достижения намеченного технического результата.1.5. Ensuring the necessary dynamics of the sludge (its particles) in the annulus of the wellbore while drilling its horizontal sections, as a condition for achieving the intended technical result.
Как установлено аналитическими исследованиями в материалах настоящей заявки (см. раздел 1.1. «Существующее положение проблемы…», фиг.1, фиг.3-4), траектория движения шлама, его частиц (выбуренной породы) в затрубном пространстве формируется под направленным действием (вектором) двух сил.As established by analytical studies in the materials of this application (see section 1.1. "The current situation of the problem ...", Fig.1, Fig.3-4), the trajectory of the sludge, its particles (cuttings) in the annulus is formed under the directed action ( vector) of two forces.
Здесь не учитывается третья сила, как незначительная в формировании негативных условий горизонтального бурения. Третья - сила трения поверхности бурильной трубы (в составе колонны) с потоком промывочной жидкости, усиливающая процесс динамики шлама к нижней стенке ствола скважины, но недостаточная для ее активации с нижней части затрубного пространства - в ее верхнюю, активную часть.The third force is not taken into account here, as insignificant in the formation of negative horizontal drilling conditions. The third is the friction force of the surface of the drill pipe (as part of the string) with the flow of flushing fluid, enhancing the dynamics of the sludge to the bottom wall of the wellbore, but insufficient to activate it from the bottom of the annulus to its upper, active part.
Первая - это сила потока промывочной жидкости с вектором горизонтального, поступательного направления в затрубном пространстве (фиг.1, поз.1.5.). Эта сила изначально управляемая, технологически заданная (предназначенная): для промывки зоны забоя, очистки затрубного пространства от шлама, его частиц (выбуренной породы), их выноса из скважины.The first is the strength of the flow of flushing fluid with a vector of horizontal, translational direction in the annulus (Fig. 1, item 1.5.). This force is initially controlled, technologically defined (intended): for flushing the bottom zone, cleaning the annulus from sludge, its particles (cuttings), and their removal from the well.
Вторая - это сила гравитации, изначально неуправляемая (стихия), действующая на траекторию поступательного движения шлама, его частиц (выбуренной породы) в затрубном пространстве, в составе потока промывочной жидкости, заставляющая шлам стремиться (в негативных условиях горизонтального бурения): выпадать, оседать и откладываться на нижней стенке горизонтальных участков ствола скважины (см. фиг.1, фиг.3, поз.3.5., фиг.4 поз.4.2).The second is the gravitational force, initially uncontrollable (element), acting on the trajectory of the progressive movement of the sludge, its particles (cuttings) in the annulus, as part of the flow of flushing fluid, causing the sludge to tend (in negative conditions of horizontal drilling): fall out, settle and deposited on the bottom wall of the horizontal sections of the wellbore (see figure 1, figure 3, pos. 3.5., fig. 4 pos. 4.2).
Эти две силы действуют одновременно, постоянно. Поэтому шлам, его частицы (выбуренная порода), двигаясь в затрубном пространстве под действием кинетической энергии (силы) потока промывочной жидкости в горизонтальном, поступательном направлении (см. фиг.1., поз.1.5), в то же время, под действием силы гравитации стремятся вниз, в перпендикулярном к поступательному направлению (см. фиг.3., поз.3.5), на нижнюю стенку горизонтальных участков ствола скважины (см. фиг.1, поз.1.4.), частицы шлама принимают «промежуточную» траекторию динамики - по спирали, в затрубном пространстве, вокруг бурильной трубы.These two forces act simultaneously, constantly. Therefore, the sludge, its particles (cuttings), moving in the annulus under the influence of kinetic energy (force) of the flow of flushing fluid in a horizontal, translational direction (see Fig. 1, item 1.5), at the same time, under the action of force gravity tend to go down, perpendicular to the translational direction (see Fig.3., pos.3.5), on the lower wall of horizontal sections of the wellbore (see Fig.1, pos.1.4.), the particles of the sludge take an “intermediate” dynamics trajectory - in a spiral, in the annulus, around the drill pipe.
Выводыfindings
1.5.1. Поэтому траектория движения шлама (его частиц) в затрубном (цилиндрическом) пространстве ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков представляет собой (в цикле полуоборота - сверху - вниз) «пространственную спиральную кривую, располагающуюся вокруг поверхности круглого цилиндра - поверхности бурильной трубы - цилиндрическую винтовую линию» Краткий политехнический словарь, главный редактор Ю.А. Степанов, Государственное издательство технико-теоретической литературы, Москва,1955, далее (3) с 149.1.5.1. Therefore, the trajectory of the sludge (its particles) in the annular (cylindrical) space of the wellbore when drilling its horizontal sections is (in a half-turn cycle - from top to bottom) a "spatial spiral curve located around the surface of a round cylinder - the surface of a drill pipe - a cylindrical helix »Brief Polytechnical Dictionary, Editor-in-Chief Yu.A. Stepanov, State Publishing House of Technical and Theoretical Literature, Moscow, 1955, further (3) p. 149.
1.5.2. Тогда поверхность каждой из бурильных труб в составе колонны, посредством которой должна осуществляться траектория эффективного движения шлама (его частиц) в составе потока промывочной жидкости в затрубном (цилиндрическом) пространстве, путем ее активации, при бурении ее горизонтальных участков, «… должна соответствовать винтовой поверхности» (3) с.149.1.5.2. Then the surface of each drill pipe in the string, through which the trajectory of the effective movement of the sludge (its particles) as part of the flushing fluid flow in the annular (cylindrical) space, by activating it, when drilling its horizontal sections, "... must correspond to the screw surface "(3) p. 149.
1.6. Уровень техники1.6. State of the art
В результате исследования известных способов очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков и их существенных признаков, заявитель устанавливает их недостатки, которые не позволяют осуществлять качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.As a result of the study of known methods for cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections and their essential features, the applicant establishes their disadvantages that do not allow for a high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
Учитывая объективные условия бурения горизонтальных участков ствола скважины:Given the objective conditions for drilling horizontal sections of the wellbore:
- интенсивное выпадение шлама из состава промывочной жидкости;- intensive precipitation of sludge from the wash liquid;
- необходимость, например, подачи с большей скоростью промывочной жидкости, с одной стороны;- the need, for example, supply with a higher speed of the flushing fluid, on the one hand;
- и необходимость, например, с другой стороны, ограничивать скорость и объем прохождения промывочной жидкости при бурении в мягких породах, вследствие опасности разрушения стенок горизонтальных участков ствола скважины и т.д.- and the need, for example, on the other hand, to limit the speed and volume of passage of drilling fluid during drilling in soft rocks, due to the risk of destruction of the walls of horizontal sections of the wellbore, etc.
Все это множество негативных признаков усложняет и ухудшает условия бурения вообще и горизонтального бурения, в особенности.All these many negative signs complicate and worsen the drilling conditions in general and horizontal drilling, in particular.
Как следствие низкого качества и низкой эффективности известных способов очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, не обеспечивается необходимая надежность и эффективность бурения.As a consequence of the low quality and low efficiency of the known methods for cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections, the required reliability and efficiency of drilling are not provided.
Для того чтобы приступить к критике известных из «уровня техники» аналогов, сформулируем более конкретно техническую задачу по разработке заявляемого «Способа очистки…», для чего вернемся к основам роторного бурения.In order to start criticizing the analogues known from the “prior art”, we formulate more specifically the technical task of developing the inventive “Method of cleaning ...”, for which we return to the basics of rotary drilling.
«Для спуска и подъема долота, передачи ему вращения и подачи промывочной жидкости служит длинный гибкий вал, составленный из специальных звеньев…» Буровая техника и технология за рубежом. Н.Н. Калмыков, Ю.А. Стефанов, А.И. Яковлев. Москва, Издательство «Недра», 1968, далее (4) с.55.“A long flexible shaft made up of special links serves to lower and raise the bit, transmit rotation and supply flushing fluid to it ...” Drilling equipment and technology abroad. N.N. Kalmykov, Yu.A. Stefanov, A.I. Yakovlev. Moscow, Nedra Publishing House, 1968, further (4) p. 55.
То есть колонна бурильных труб - универсальный механизм по передаче энергии, с функциями для выполнения большинства основных операций по осуществлению технологии бурения (4) с.55:That is, a drill pipe string is a universal mechanism for energy transfer, with functions to perform most of the basic operations for implementing drilling technology (4) p. 55:
- спуск и подъем долота;- descent and rise of the bit;
- передача долоту энергии вращения;- transfer of rotational energy to the bit;
- разрушение (разбуривание) скальной, например, породы, посредством долота;- destruction (drilling) of a rock, for example, rock, by means of a bit;
- охлаждения долота;- bit cooling;
- подача в виде нисходящего потока промывочной жидкости для очистки забоя;- supply in the form of a downward flow of washing liquid to clean the bottom;
- очистки скважины (качественной и эффективной), путем выноса выбуренной породы (шлама), в процессе бурения.- well cleaning (high-quality and effective), by removal of cuttings (cuttings) during drilling.
Из проведенных аналитических исследований по настоящей теме: «Способ очистки…», на основе известных аналогов - способов очистки скважины…, в частности, и технология бурения, вообще, заявитель приходит к выводу, что функцию (работу) по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков «должна осуществлять» труба в составе колонны бурильных труб.From the conducted analytical studies on the present topic: “Method of cleaning ...”, based on well-known analogues - methods of cleaning the well ... in particular, the drilling technology, in general, the applicant comes to the conclusion that the function (work) of high-quality and effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections, the “pipe” as part of the drill pipe string “must carry”.
Только труба в составе бурильной колонны «обладает» (потенциально) функциями по осуществлению качественной и эффективной очистки горизонтального участка ствола скважины, посредством активации потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, в процессе бурения, путем профилактики выпадения шлама.Only the pipe as part of the drill string “has” (potentially) functions to carry out high-quality and effective cleaning of the horizontal section of the wellbore, by activating the flow of flushing fluid in the annulus during drilling, by preventing the loss of sludge.
Учитывая негативные условия горизонтального бурения, связанные с проблемой качественной и эффективной очистки горизонтальных участков ствола скважины, можно сделать окончательный вывод по принципу ее очистки: только посредством трубы в составе бурильной колонны, потенциально «обладающей» избыточной энергией, необходимой и достаточной для ее непрерывной передачи, в процессе непрерывного бурения, восходящему потоку промывочной жидкости, для ее активации, для необходимости обеспечения профилактики выпадения шлама и последующего, непрерывного выноса частиц шлама (выбуренной породы) из горизонтальных участков ствола скважины.Given the negative conditions of horizontal drilling associated with the problem of high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore, we can draw a final conclusion on the principle of cleaning it: only by means of a pipe in the drill string, potentially "possessing" the excess energy necessary and sufficient for its continuous transmission, in the process of continuous drilling, upward flow of flushing fluid, for its activation, for the need to ensure the prevention of loss of sludge and subsequent eryvnogo removal of sludge particles (cuttings) from the horizontal sections of the wellbore.
Из рекламных проспектов компании VAM DRILLING под товарной маркой HYDROCLEANтм, далее (5), известны (из Интернета - «Виртуальная выставка»):Among the promotional brochures of VAM DRILLING company under the trademark HYDROCLEAN tm , hereinafter (5), are known (from the Internet - “Virtual Exhibition”):
- конструкции бурильных труб для очистки ствола скважины (5) с.56-61;- design of drill pipes for cleaning the wellbore (5) p.56-61;
- профили гидравлической очистки HCZ на центральных высадках бурильных труб, с бурильными замками, с двойным наружным диаметром (5) с.62-70;- HCZ hydraulic cleaning profiles at central drill pipe headings, with tool joints, with a double outer diameter (5) p.62-70;
- рабочие, эксплуатационные показатели конструкции (5) с.71-78.- working, operational design indicators (5) p. 71-78.
В источнике (5) известные конструкции продекларированы, как «новое поколение оборудования для очистки ствола скважины и управления крутящим моментом и тягой, … как выход на новый уровень технологии бурения» (5) с.78.In the source (5), well-known designs are declared as “a new generation of equipment for cleaning the wellbore and controlling torque and traction, ... as an exit to a new level of drilling technology” (5) p. 78.
Известные конструкции бурильной трубы марки HYDROCLEANтм разработаны для очистки скважин при их бурении, поэтому содержат признаки заявляемого «Способа очистки скважины при бурении ее горизонтальных участков», как-то:Known designs of the drill pipe brand HYDROCLEAN tm are designed to clean the wells when they are drilled, therefore, they contain the features of the claimed "Method of cleaning the well when drilling its horizontal sections", such as:
- управление крутящим моментом и тягой, … как выход на новый уровень технологии бурения»(5) с.56;- torque and traction control, ... as an exit to a new level of drilling technology ”(5) p.56;
- уменьшение коэффициента трения на ~20-40% (5) с.71;- decrease in the coefficient of friction by ~ 20-40% (5) p. 71;
- уменьшение крутящего момента и тяги на ~40% (5) с.71;- reduction of torque and thrust by ~ 40% (5) p. 71;
(5) с.62:(5) p. 62:
- … оптимизация очистки при нормальных скоростях вращения;- ... cleaning optimization at normal speeds;
- срезающий (зачерпывающий) эффект для проникновения в отложения шлама;- cutting (scooping) effect for penetration into sludge deposits;
- … вращение сопровождается эффектом Вентури, что так же поднимает частицы шлама;- ... rotation is accompanied by a Venturi effect, which also raises sludge particles;
- центробежная сила перемещает частицы шлама в область большей скорости потока;- centrifugal force moves the particles of the sludge in the region of a higher flow rate;
(5) с.66-67;(5) p. 66-67;
Основные функции очистки ствола скважины (ее горизонтальных участков):The main functions of cleaning the wellbore (its horizontal sections):
1. Зачерпывание максимального объема отложений на стороне низкого давления скважины (с зоны осаждения шлама).1. Scooping the maximum volume of deposits on the low pressure side of the well (from the zone of sedimentation of the sludge).
2. Рециркуляция (активация) максимального количества отложений (бурового шлама) - в активную зону восходящего потока промывочной жидкости.2. Recirculation (activation) of the maximum amount of deposits (drill cuttings) - in the active zone of the upward flow of flushing fluid.
3. Обеспечивать достаточную энергию для перемещения отложений в вертикальный уровень горизонтального участка скважины, где частицы не могут откладываться.3. Provide sufficient energy to move deposits to the vertical level of the horizontal section of the well where particles cannot be deposited.
4. «Эффект зачерпывания» обеспечивает быстрое уменьшение отложений, а «эффект Вентури» обеспечивает дополнительную очистку… скважины.4. The “scooping effect” provides a quick reduction in deposits, and the “Venturi effect” provides additional cleaning ... of the well.
Краткий критический анализ (критика) аналога (5) с.66-67, в виде продекларированных разработчиком «Основных функций по очистке ствола скважины» (ее горизонтальных участков).A brief critical analysis (criticism) of the analogue (5) p.66-67, in the form of the “Basic functions for cleaning the wellbore” (its horizontal sections) declared by the developer.
Продекларированные в аналоге-источнике (5) признаки причинно-следственно не обоснованы и носят характер саморекламы.The signs declared in the source analogue (5) are causally and unsubstantiated and are self-promoting.
Но в известной информации (5) обусловлены проблемы, связанные, преимущественно, с горизонтальным бурением.But the known information (5) gives rise to problems associated mainly with horizontal drilling.
Поэтому необходимо привести краткий критический анализ (критику) аналога, как совокупность признаков способа по возможности очистки горизонтальных участков ствола скважины, при бурении ее горизонтальных участков.Therefore, it is necessary to provide a brief critical analysis (criticism) of the analogue, as a set of features of the method for cleaning horizontal sections of the wellbore, when drilling its horizontal sections.
Как обосновано выше, в разделе I «Существующее положение проблемы…», проблема обусловлена изменившимися (негативно) условиями горизонтального бурения: выпадение шлама и последующее оседание и отложение ее частиц (выбуренной породы) на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины.As justified above, in Section I, “The Existing Situation of the Problem ...”, the problem is caused by the changed (negative) horizontal drilling conditions: sludge precipitation and subsequent subsidence and deposition of its particles (cuttings) on the lower wall of the horizontal section of the wellbore.
Известные способы и средства по очистке ствола скважины не работают или некачественны, малоэффективны. Следствием чего является: ненадежное и неэффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.Known methods and means for cleaning a wellbore do not work or are of poor quality, ineffective. The consequence of this is: unreliable and inefficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
Поэтому качественное, позитивное изменение создавшихся негативных условий горизонтального бурения обеспечат: техническое решение по разработке средств - способа и устройства по очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, путем профилактики выпадения шлама и выноса из скважины ее частиц (породы), в процессе бурения.Therefore, a qualitative, positive change in the negative horizontal conditions created will provide: a technical solution for developing tools - a method and device for cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections, by preventing the loss of sludge and the removal of its particles (rocks) from the well during drilling.
Материал аналога (5) представляет собой в совокупности - рекламный материал. Поэтому очевидная цель продекларированной информации в аналоге (5): коммерческая, то есть создать «рекламный фон» для потенциального потребителя рекламируемой продукции.The material of the analogue (5) is in the aggregate advertising material. Therefore, the obvious goal of the declared information in the analogue (5) is commercial, that is, to create an “advertising background” for the potential consumer of the advertised product.
Потенциальному потребителю же продукции - аналога (5) не нужен собственно продекларированный огромный перечень «псевдофункций», как-то, см. выше: (5) с.78, (5) с.62, (5) с.66-67 и т.д.A potential consumer of the same product - analogue (5) does not need a huge declared list of “pseudo-functions”, somehow, see above: (5) p. 78, (5) p. 62, (5) p. 66-67 and etc.
Потенциальному потребителю необходима: качественная и эффективная очистка ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.A potential consumer needs: high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
Но «продекларированные функции» в аналоге (5) могут «возбуждаться» (а не работать) только в ограниченном секторе собственно профиля HCZ, но за его пределами шлам снова выпадает, осаждается, восстанавливая засоренное состояние участка ствола скважины. Причины подобного негатива вскрыты и обоснованы в разделе I заявляемого способа.But the “declared functions” in analogue (5) can be “excited” (and not work) only in a limited sector of the HCZ profile itself, but outside it, the sludge again falls out, settles, restoring the clogged state of the borehole section. The reasons for this negative are revealed and justified in section I of the proposed method.
Поэтому, как закономерность (следствие), в самом аналоге (5) его эффективность (и качество) оцениваются (характеризуются) всего в 14% (вынос бурового шлама на поверхность(5) с.75.Therefore, as a regularity (consequence), in the analogue (5), its effectiveness (and quality) are evaluated (characterized) in only 14% (removal of drill cuttings to the surface (5) p.75.
Из анализа и обзора известного аналога очевидно, что средство по очистке горизонтальных участков ствола скважины конструкции HYDROCLEANтм (5) с.67 не справляется с решением задачи по их очистке, на уровне профилактики выпадения шлама, то есть по их качественной и эффективной очистке. Следовательно, вследствие выпадения шлама, причинно-следственно известная конструкция, см. (5) с.67 допускает оседание и отложение частиц шлама - выбуренной породы на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины, а значит, приводит к необходимости периодической ее очистки.From the analysis and review of the well-known analogue, it is obvious that the tool for cleaning horizontal sections of the wellbore of the HYDROCLEAN tm design (5) p. 67 does not cope with the task of cleaning them, at the level of prevention of sludge loss, that is, for their high-quality and effective cleaning. Therefore, due to the loss of sludge, the causally known design, see (5) p. 67, allows the subsidence and deposition of particles of sludge - drill cuttings on the lower wall of the horizontal section of the wellbore, which means that it requires periodic cleaning.
Критика аналога (5) для условий очистки при бурении в мягких породах.Criticism of analogue (5) for cleaning conditions when drilling in soft rocks.
Для характеристики работы устройства в этих условиях дано дополнительное описание (см. ниже) смоделированной динамики изменения профиля скважины, в ходе ее бурения.To characterize the operation of the device under these conditions, an additional description is given (see below) of the simulated dynamics of changes in the profile of the well during its drilling.
Как очевидно, опорные пояски (профили HBZ (см. (5) с.61) под тяжестью провисающей рабочей колонны бурильных труб будут вдавлены в нижнюю стенку ствола скважины. В этом положении вдавленная часть профилей HBZ (на величину ~0,2 диаметра собственно, профиля опоры), в ходе вращения колонны, действительно будут взрыхлять, а, следовательно, разрушать стенку скважины (см. (5) с.67).Obviously, the support belts (HBZ profiles (see (5) p. 61) under the weight of the sagging drill string will be pressed into the lower wall of the wellbore. In this position, the pressed part of the HBZ profiles (by ~ 0.2 in diameter profile of the support), during the rotation of the column, they will indeed loosen, and, therefore, destroy the borehole wall (see (5) p. 67).
Поскольку у горизонтального участка ствола скважины в свободном (без опоры) состоянии, на значительном участке (например ~500-1000 м) провисание может быть несколько метров, такой участок будет стремиться к аналогичному провисанию, по мере разрушения и вымывания дна скважины (см. (5) с.67).Since the horizontal section of the wellbore in a free (without support) state, in a significant area (e.g. ~ 500-1000 m), the sagging can be several meters, such a section will tend to sag similarly as the bottom of the well is destroyed and washed out (see ( 5) p. 67).
А то, что подобное динамичное, интенсивное разрушение закономерно, это очевидно. Так как каждое звено рабочей колонны провисает и вдавливает каждую соответствующую часть опорных поясков профилей HBZ см. (5) с.61, выполняющих в этом состоянии функцию фрезы - долота по разрушению (забою) стенки ствола скважины, на величину ~0,2 диаметра профиля HCZ (см. (5) с.62), то каждое очередное звено с профилями HCZ колонны будет углубляться в стенку ствола скважины на ~ очередные 0,2 его диаметра.And the fact that such a dynamic, intense destruction is natural is obvious. Since each link of the working string sags and presses each corresponding part of the support belts of the HBZ profiles, see (5) p. 61, performing in this state the function of a milling cutter - a bit for destruction (slaughter) of the borehole wall, by ~ 0.2 of the diameter of the profile HCZ (see (5) p. 62), then each successive link with HCZ column profiles will go deep into the wall of the wellbore by ~ another 0.2 of its diameter.
Из механизма по очистке (в какой-то степени) ствола скважины, в условиях бурения твердых пород, профили HBZ (5) с.61 и HCZ (5) с.62 заявленной конструкции, в условиях бурения мягких пород превращаются в механизм интенсивного разрушения ствола скважины, а не ее очистки, вопреки ожиданиям.From the mechanism for cleaning (to some extent) of the wellbore, in hard rock drilling conditions, the HBZ (5) p.61 and HCZ (5) p.62 profiles of the claimed design, in soft rock drilling conditions turn into a mechanism for intensive fracture of the wellbore well, and not its cleaning, contrary to expectations.
Тогда, в лучшем случае: произойдет забивание, в сочетании с «самозарыванием» горизонтального участка скважины и, как следствие, прекращение бурения до надлежащей ее очистки, то есть неэффективное бурение.Then, in the best case: clogging will occur, combined with “self-drilling” of the horizontal section of the well and, as a result, cessation of drilling before proper cleaning, that is, inefficient drilling.
В худшем случае: при резком переходе (в ходе бурения) участка мягких пород - на участок твердых, условия бурения в искривленных участках для такой рабочей колонны будут настолько неблагоприятными, что могут повлечь ее разрыв и потерю, то есть ненадежное бурение.In the worst case scenario: during a sharp transition (during drilling) of a soft rock section to a hard section, the drilling conditions in the curved sections for such a working string will be so unfavorable that it may lead to rupture and loss, i.e. unreliable drilling.
Неблагоприятными условиями предполагаются такие, при которых на искривленном (за счет провисания колонны бурильных труб) участке выдающиеся за уровень поверхности профиля HCZ (на ~0,2 его диаметра) «конические активаторы» профиля HCZ с винтовой поверхностью, войдут во взаимодействие с твердой (скальной, например) породой и разрушаются, не справившись с полученными в создавшихся условиях «функциями долота в забое», в ходе бурения (см. (5) с.59).Adverse conditions are those in which the “conical activators” of the HCZ profile with a helical surface protruding beyond the level of the surface of the HCZ profile (by ~ 0.2 of its diameter) on the curved (due to sagging drill pipe string) enter into interaction with solid (rocky , for example) by rock and they are destroyed, unable to cope with the “bit functions in the face” obtained in the created conditions, during drilling (see (5) p. 59).
И, наконец, «проблема ресурса работы опоры HBZ и ее восстановления (реставрации)» в полевых условиях эксплуатации (на платформе).And finally, “the problem of the service life of the HBZ support and its restoration (restoration)” in the field of operation (on the platform).
Опора HBZ представляет собой ~5% от поверхности бурильной трубы - части в составе колонны. Учитывая, что (5) с.73: «… в большинстве случаев для транспортировки шлама соединения бурильных труб HYDROCLEAN следует располагать через каждые три стандартных соединения (иначе нельзя: дорого, т.е. экономически нецелесообразно), ресурс работы опоры HBZ при обусловленных нагрузках, в пластах, представленных абразивными породами, ограничен чрезвычайно.The HBZ support represents ~ 5% of the surface of the drill pipe — part of the string. Considering that (5) p.73: “... in most cases, for transporting cuttings, HYDROCLEAN drill pipe joints should be arranged every three standard joints (otherwise it cannot be: expensive, i.e. economically inexpedient), the service life of the HBZ support under specified loads , in the strata represented by abrasive rocks is extremely limited.
Проблема же реставрации опор HBZ в полевых условиях, вероятнее всего несет в себе риски с дополнительными инвестициями на …вынужденные расходы на дополнительные, неочевидные ноу-хау.The problem of the restoration of HBZ supports in the field is likely to carry risks with additional investments for ... forced costs for additional, unobvious know-how.
Все изложенные выше недостатки известного аналога не позволяют вести качественную и эффективную очистку ствола скважина при бурении ее горизонтальных участков, а следовательно, исключает возможность достижения намеченного технического результата: надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.All the above disadvantages of the known analogue do not allow for high-quality and effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections, and therefore, excludes the possibility of achieving the intended technical result: reliable and efficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
1.7. Выбор «прототипа»1.7. The choice of "prototype"
Известен «Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков», включающий процесс бурения, радиальное движение потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, вынос частиц шлама в верхнюю часть сечения затрубного пространства, то есть в зону основной части потока промывочной жидкости (Главная страница / Технопарк предлагает / изобретения / виртуальная выставка / Вибрационные устройства для горизонтального бурения / Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков. Руководитель проекта: Панфилов Г.А., д.т.н., профессор тюменского государственного нефтегазового университета, e-mail panfilov@tsoqu.ru 09.12.2008), далее (6) стр.1-5.The well-known "Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections", including the drilling process, radial movement of the flushing fluid flow in the annulus, the removal of sludge particles into the upper part of the annular cross-section, that is, into the zone of the main part of the flushing fluid flow (Main page / Technopark offers / inventions / virtual exhibition / Vibration devices for horizontal drilling / Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections Project manager: Pa Filov GA, Ph.D., professor of Tyumen State Oil and Gas University, e-mail panfilov@tsoqu.ru 09.12.2008), etc. (6) buildings 1-5.
По совокупности существенных, общих с заявляемым «Способом» признаков и принципу достижения технического результата, известный «Способ…» (6) - наиболее близкий к заявляемому «способу очистки ствола скважины…», поэтому заявитель решил выбрать его за «прототип».In terms of the essential, common features of the claimed “Method” and the principle of achieving a technical result, the well-known “Method ...” (6) is the closest to the claimed “method of cleaning the wellbore ...”, so the applicant decided to choose it for the “prototype”.
Но известный, выбранный за «прототип» «Способ…» содержит недостатки, заключающиеся в следующем.But the well-known, selected for the "prototype" "Method ..." contains the disadvantages, which are as follows.
Известный «Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков» (6) с.1, как следует из сущности его технического решения, не обеспечивает качественную и эффективную очистку горизонтальных участков ствола скважины насколько, чтобы очищать их на уровне профилактики выпадения шлама и последующей же причинно-следственной профилактики оседания и отложения ее частиц (выбуренной породы).The well-known "Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections" (6) p.1, as follows from the essence of its technical solution, does not provide high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore as far as to clean them at the level of prevention of loss of sludge and subsequent causal prevention of subsidence and deposition of its particles (cuttings).
Известный способ только «препятствует оседанию этих частиц» (выбуренной породы) и только «способствует их выносу в верхнюю часть сечения затрубного пространства» (6) с.2.The known method only "prevents the sedimentation of these particles" (cuttings) and only "contributes to their removal into the upper part of the annular space section" (6) p.2.
Почему только препятствует… негативным условиям и не может их устранить, в ходе процесса очистки, например, путем профилактики выпадения шлама?Why only prevents ... negative conditions and can not eliminate them, during the cleaning process, for example, by preventing the precipitation of sludge?
Проанализируем сущность известного способа очистки - через вибрационное устройство (6) с.3 для реализации способа.We analyze the essence of the known method of cleaning through a vibrating device (6) p. 3 to implement the method.
Радиальное движение потока промывочной жидкости неэффективно (слабо): оно создается (работает) последовательно, по мере вращения колонны бурильных труб, определяется ее скоростью вращения и ограниченным сегментом действия радиального движения каждой из четырех ограниченного сечения струй: через четыре радиальные отверстия вибрационного устройства нисходящего потока промывочной жидкости, из внутритрубного пространства (6) с.2-5.The radial movement of the flushing fluid flow is inefficient (weak): it is created (working) sequentially, as the drill pipe string rotates, it is determined by its rotation speed and a limited segment of the radial motion of each of the four limited section of the jets: through four radial openings of the vibrating device of the downward flow of flushing liquids from the in-tube space (6) p. 2-5.
Поскольку на протяжении (например ~9 м) всей длины бурильной трубы по способу (6) предусмотрено одно вибрационное устройство, то:Since over the entire length (for example, ~ 9 m) of the entire length of the drill pipe, one vibration device is provided according to method (6), then:
- затрубное пространство каждой из бурильной трубы (длиной, например ~9 м) очищается последовательно, воздействием энергии только одной из четырех струй вибрационного устройства, путем ее (струи) воздействия (активации в радиальном направлении) на восходящий поток промывочной жидкости, в круговом сегменте длины затрубного пространства, равной всего лишь толщине радиальной струи каждой из четырех отверстий вибрационного устройства (6) с.3-4;- the annular space of each of the drill pipe (for example, ~ 9 m long) is sequentially cleaned by the energy of only one of the four jets of the vibrating device, by its (jet) impact (radial activation) on the upward flow of flushing fluid, in a circular segment of length annular space, equal only to the thickness of the radial stream of each of the four holes of the vibrating device (6) p.3-4;
- учитывая положение бурильной трубы в составе колонны: лежит на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины, (см. фиг.1, фиг.2-4), в процессе бурения по известному способу (6), радиальное движение восходящего потока промывочной жидкости в затрубном пространстве ограничено лежащей на нижней стенке ствола скважины колонной, что прямо способствует его (ствола) забиванию частицами шлама (выбуренной породой).- given the position of the drill pipe in the string: lies on the bottom wall of the horizontal section of the wellbore, (see figure 1, figure 2-4), while drilling by the known method (6), the radial movement of the upward flow of flushing fluid in the annulus the space is limited by the column lying on the bottom wall of the wellbore, which directly contributes to it (the trunk) clogging with particles of sludge (cuttings).
Однако низкая эффективность и качество процесса очистки, обусловленные технологическими и техническими недостатками известного «способа очистки ствола скважины…» допускается в процессе бурения:However, the low efficiency and quality of the cleaning process, due to technological and technical disadvantages of the well-known "method of cleaning the wellbore ..." is allowed during drilling:
- выпадение шлама, оседание и отложение его частиц (выбуренной породы);- sludge precipitation, sedimentation and deposition of its particles (cuttings);
- как следствие, допускается забивание ствола скважины, при бурении ее горизонтальных участков;- as a result, clogging of the wellbore is allowed when drilling its horizontal sections;
- финальным причинно-следственным «звеном» цепи данного этапа бурения являются:- the final cause and effect "link" of the chain of this stage of drilling are:
- огромные энергетические потери (увеличение осевой нагрузки, крутящего момента, так как «…если бурение ведется при высоких осевых нагрузках, то возникают большие удельные нагрузки на трущиеся части» (4) с.182, что ведет к снижению надежности и эффективности бурения на данном его этапе.- enormous energy losses (increase in axial load, torque, since "... if drilling is carried out at high axial loads, then large specific loads on the rubbing parts occur" (4) p.182, which leads to a decrease in the reliability and efficiency of drilling on this his stage.
На операции по очистке горизонтальных участков ствола скважины:On the operation to clean the horizontal sections of the wellbore:
- временные потери (снижение эффективности бурения), когда колонну поднимают (наружу) переформируют для осуществления очистки (6) с.4:- temporary losses (decrease in drilling efficiency) when the column is lifted (outward) is re-formed for cleaning (6) p.4:
- «корпус 1 вибрационного устройства при помощи замковых соединений встраивают в колонну бурильных труб»;- "the
- «колонну опускаю в скважину».- "I lower the column into the well."
И даже когда «… вибрационные устройства поднимают колонну бурильных труб» (6) с.4, сообщаемое радиальной струей движение потоку промывочной жидкости, направляемой в освободившееся затрубное пространство, оказывается слишком слабым, чтобы поднять («препятствовать оседанию» (6) с.4) отложившиеся частицы шлама (выбуренную породу) и чтобы вынести («способствовать выносу (6) с.4) их в верхнюю часть сечения затрубного пространства, чтобы осуществлять качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.And even when “... vibration devices raise the drill pipe string” (6) p.4, the movement of the flushing fluid directed into the freed annulus imparted by the radial jet is too weak to lift (“prevent settling” (6) p.4 ) deposited sludge particles (cuttings) and in order to carry them out (“to facilitate the removal (6) p.4) of them to the upper part of the annulus section in order to carry out high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
Следствием совокупности недостатков известного «Способа очистки ствола скважины…» является невозможность осуществлять качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, что, в свою очередь, исключает достижение технического результата: осуществлять надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.A consequence of the set of disadvantages of the well-known “Method for cleaning a wellbore ...” is the inability to carry out high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections, which, in turn, precludes the achievement of a technical result: reliable and efficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
1.8. Раскрытие изобретения (по п.1 формулы изобретения).1.8. Disclosure of the invention (according to claim 1).
1.8.1. «… очистку ствола скважины осуществляют путем профилактики выпадения шлама, …».1.8.1. “... the wellbore is cleaned by preventing sludge, ...”
По результатам проведенных аналитических исследований автором в разделе 1.1. «Существующее положение проблемы: ухудшение объективных условий горизонтального бурения» сделаны выводы (п.п.1.1.1., 1.1.2., 1.1.3.).According to the results of analytical studies by the author in section 1.1. "The current situation of the problem: the deterioration of the objective conditions of horizontal drilling" conclusions are made (items 1.1.1., 1.1.2., 1.1.3.).
Следствием вскрытых объективно существующих негативных условий горизонтального бурения является интенсивное выпадение шлама, последующее оседание и отложение его частиц на нижней стенки горизонтального участка ствола скважины. Поскольку поток промывочной жидкости «способен» нести выбуренную породу только в своей активной зоне - верхней половине горизонтального участка ствола скважины и только в течение ограниченного времени, до выпадения шлама.A consequence of the objectively existing negative conditions of horizontal drilling is the intensive loss of sludge, subsequent subsidence and deposition of its particles on the lower wall of the horizontal section of the wellbore. Since the flow of flushing fluid is "able" to carry cuttings only in its active zone - the upper half of the horizontal section of the wellbore and only for a limited time, until the sludge falls out.
Следовательно, чтобы обеспечить качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, необходимо осуществлять способ путем непрерывного перемещения (движения) шлама в затрубном пространстве на всем протяжении горизонтального участка ствола скважины - в активную зону потока промывочной жидкости, в верхнюю часть ствола скважины, то есть необходимо осуществлять способ очистки путем профилактики выпадения шлама.Therefore, in order to ensure high-quality and effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections, it is necessary to carry out the method by continuously moving (moving) the sludge in the annulus throughout the horizontal section of the wellbore - into the active zone of the flushing fluid flow, into the upper part of the wellbore, that is, it is necessary to carry out a cleaning method by preventing sludge.
То есть в результате анализа негативных условий горизонтального бурения выявлена причина некачественной и неэффективной очистки горизонтального участка ствола скважины:That is, as a result of the analysis of the negative conditions of horizontal drilling, the reason for the poor-quality and inefficient cleaning of the horizontal section of the wellbore has been identified:
интенсивное выпадение шлама и последующее отложение ее частиц (на нижней стенке горизонтальных участков ствола скважины).intensive loss of sludge and subsequent deposition of its particles (on the bottom wall of horizontal sections of the wellbore).
Поэтому автором поставлена техническая задача для решения заявленным способом очистки, то есть задача по устранению выявленных негативных условий, препятствующих обеспечению качественной и эффективной очистки - выпадение шлама.Therefore, the author posed a technical problem for solving the claimed method of cleaning, that is, the task of eliminating the identified negative conditions that impede the provision of high-quality and effective cleaning - sludge.
Как следствие устранения причины - выпадения шлама, путем его профилактики, достигается решение поставленной технической задачи:As a consequence of eliminating the cause - the precipitation of sludge, through its prevention, the solution of the technical problem is achieved:
повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины.improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore.
Как следствие решения технической задачи, достигнут технический результат: «повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».As a result of solving the technical problem, the technical result was achieved: "improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore."
Следовательно, признак 1.8.1. причинно-следственно обусловлен с достигаемым техническим результатом и включен в п.1 формулы изобретения, как существенный.Therefore, symptom 1.8.1. causally due to the achieved technical result and is included in
1.8.2. «… для чего в процессе бурения движение потока промывочной жидкости в затрубном пространстве создают путем «активации его винтового движения», посредством энергии вращения трубы, …».1.8.2. “... why, during drilling, the movement of the flow of flushing fluid in the annulus is created by“ activating its screw movement ”, through the energy of rotation of the pipe, ...”
Итак, в основе осуществления заявляемого «Способа» - важнейшее условие - профилактика выпадения шлама. В свою очередь, обеспечение этого важнейшего условия основывается на возможности функционирования целой причинно-следственной цепи условий, где предыдущее звено (причина) является условием функционирования последующего звена (следствие) (см. выше (1) с.370-371).So, at the heart of the implementation of the proposed "Method" - the most important condition is the prevention of sludge. In turn, ensuring this most important condition is based on the possibility of functioning of a whole causal chain of conditions where the previous link (cause) is a condition for the functioning of the next link (consequence) (see above (1) p. 370-371).
В разделе 1.4. описания заявляемого способа «О необходимости обеспечения условий…», в ходе анализа установлены понятия «выпадение», «осадконакопление» (2) с.85, сделаны «Выводы», то есть сформулирована важнейшая часть условий «профилактики выпадения шлама»:Section 1.4. the description of the proposed method "On the need to ensure conditions ...", in the course of the analysis the concepts of "precipitation", "sedimentation" (2) p.85 are established, "Conclusions" are made, that is, the most important part of the conditions for the "prevention of sludge loss" is formulated:
«Для удержания шлама (его частиц) от выпадения и т.д. необходимо условие - постоянная его динамика (циркуляция) в затрубном пространстве, со скоростью, необходимой и достаточной для удержания шлама от выпадения (из состава промывочной жидкости) на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины, постоянно, в процессе их бурения».“To keep sludge (its particles) from falling out, etc. the condition is necessary - its constant dynamics (circulation) in the annulus, with the speed necessary and sufficient to keep the sludge from falling out (from the composition of the flushing fluid) throughout the horizontal sections of the wellbore, constantly, during their drilling. ”
В разделе 1.5. описания заявляемого Способа «Обеспечение необходимой динамики шлама (его частиц)…», в результате аналитических исследований установлено, что траектория движения шлама, его частиц (выбуренной породы) в затрубном пространстве формируется под направленным действием (вектором) двух сил.Section 1.5. description of the proposed Method "Ensuring the necessary dynamics of the sludge (its particles) ...", as a result of analytical studies it was found that the trajectory of the sludge, its particles (cuttings) in the annulus is formed under the directed action (vector) of two forces.
Первая - это сила потока промывочной жидкости с вектором горизонтального, поступательного направления в затрубном пространстве. Эта сила изначально управляемая, технологически заданная (предназначенная): …для очистки затрубного пространства от шлама, его частиц (выбуренной породы), его выноса из ствола скважины.The first is the strength of the flow of flushing fluid with a vector of horizontal, translational direction in the annulus. This force is initially controlled, technologically defined (intended): ... for cleaning the annulus from sludge, its particles (cuttings), its removal from the wellbore.
Вторая сила - это сила гравитации, изначально неуправляемая (стихия), действующая на траекторию поступательного движения шлама, его частиц (выбуренной породы) в затрубном пространстве, в составе потока промывочной жидкости, заставляющая шлам стремиться (в негативных условиях горизонтального бурения): выпадать, оседать и откладываться на нижней стенке горизонтальных участков ствола скважины (см. фиг.1, фиг.2-4).The second force is the gravitational force, initially uncontrollable (element), acting on the trajectory of the progressive movement of the sludge, its particles (cuttings) in the annulus, as part of the flushing fluid flow, causing the sludge to tend (in negative horizontal drilling conditions): fall out, settle and deposited on the bottom wall of horizontal sections of the wellbore (see figure 1, figure 2-4).
Эти две силы действуют одновременно, постоянно. Поэтому шлам, его частицы (выбуренная порода), двигаясь в затрубном пространстве, под действием кинетической энергии (силы) потока промывочной жидкости в поступательном направлении (см. фиг.1, поз.1.5.), в то же время, под действием силы гравитации стремится вниз, в перпендикулярном к поступательному направлении (см. фиг.3, поз.3.5.), на нижнюю стенку горизонтальных участков ствола скважины (см. фиг.1, поз.1.4.), частицы шлама принимают «промежуточную» траекторию динамики - по спирали в затрубном пространстве, вокруг бурильной трубы.These two forces act simultaneously, constantly. Therefore, the sludge, its particles (cuttings), moving in the annulus, under the influence of kinetic energy (force) of the flow of flushing fluid in the forward direction (see figure 1, pos. 1.5.), At the same time, under the action of gravity tends downward, perpendicular to the translational direction (see Fig.3, pos.3.5.), on the lower wall of the horizontal sections of the wellbore (see Fig.1, pos.1.4.), the particles of the sludge take an "intermediate" dynamics path - in a spiral in the annulus around the drill pipe.
Выводыfindings
Поэтому траектория движения шлама (его частиц) в затрубном (цилиндрическом) пространстве ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков представляет собой… «пространственную спиральную кривую, располагающуюся вокруг поверхности круглого цилиндра (поверхности бурильной трубы) - цилиндрическая винтовая линия (3) с.149.Therefore, the trajectory of the sludge (its particles) in the annular (cylindrical) space of the wellbore when drilling its horizontal sections is ... "spatial spiral curve located around the surface of a round cylinder (surface of a drill pipe) - cylindrical helix (3) p.149.
И, следовательно, для решения технической задачи заявляемым способом, по качественной и эффективной очистке ствола скважины…, необходимо обеспечение функций по способу, в том числе:And, therefore, to solve the technical problem by the claimed method, for high-quality and effective cleaning of the wellbore ..., it is necessary to ensure the functions of the method, including:
- не только удержание шлама (его частиц) от выпадения (п.1.8.1. существенных признаков);- not only the retention of sludge (its particles) from precipitation (p.1.8.1. essential features);
- не только обеспечение постоянной его динамики (циркуляции) в затрубном пространстве, путем «активации винтового движения» потока промывочной жидкости, в затрубном пространстве, в составе которой находится во взвешенном состоянии шлам (его частицы) (п.1.8.2. существенных признаков);- not only ensuring its constant dynamics (circulation) in the annulus, by “activating the helical movement” of the wash fluid flow, in the annulus, in which the sludge (its particles) are suspended (clause 1.8.2. essential features) ;
- но и его динамики с траекторией по спирали, то есть «активации его винтового движения», которое обеспечивает вращательно-поступательное движение шлама (его частиц) в составе «активированного его винтового движения» промывочной жидкости в затрубном пространстве, обеспечивая вынос шлама (его частиц)- выбуренной породы из горизонтальных участков ствола скважины (п.1.8.2. существенных признаков).- but also its dynamics with a spiral trajectory, that is, “activation of its helical movement”, which provides rotational-translational movement of the sludge (its particles) as part of the “activated its helical movement” of the washing fluid in the annulus, ensuring the removal of sludge (its particles ) - cuttings from horizontal sections of the wellbore (p.1.8.2. significant features).
В разделе 1.5. описания заявляемого способа «Обеспечение необходимой динамики шлама (его частиц)…»:Section 1.5. description of the proposed method "Ensuring the necessary dynamics of the sludge (its particles) ...":
«Как установлено аналитическими исследованиями…, траектория движения шлама (его частиц - выбуренной породы) в затрубном пространстве формируется под направленным действием двух сил»."As established by analytical studies ..., the trajectory of the sludge (its particles - cuttings) in the annulus is formed under the directed action of two forces."
«Вторая - это сила гравитации, изначально неуправляемая (стихия), действующая на траекторию поступательного движения шлама (его частиц) в затрубном пространстве, в составе потока промывочной жидкости, заставляющая шлам стремиться (в негативных условиях горизонтального бурения): выпадать, оседать и откладываться…».“The second is the gravitational force, initially uncontrolled (element), acting on the trajectory of the progressive movement of the sludge (its particles) in the annulus, as part of the flow of flushing fluid, causing the sludge to aspire (under negative horizontal drilling conditions): fall out, settle and be deposited ... ".
Поэтому траектория движения шлама (его частиц) в затрубном пространстве ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков представляет собой (в цикле полуоборота: сверху - вниз)… располагающуюся вокруг поверхности бурильной трубы цилиндрическую винтовую линию (3) с.149.Therefore, the trajectory of the sludge (its particles) in the annulus of the wellbore when drilling its horizontal sections is (in a half-turn cycle: from top to bottom) ... a cylindrical helix located around the surface of the drill pipe (3) p.149.
Почему «в цикле полуоборота: сверху - вниз». Это направление - действие вектора сил гравитации, следствием чего и является выпадение шлама.Why "in a half-turn cycle: from top to bottom." This direction is the action of the gravitational force vector, which results in the loss of sludge.
На завершение (снизу - вверх) движения шлама по цилиндрической винтовой линии (3) с.149, например, воздействия третей силы - силы трения поверхности бурильной трубы (в составе колонны) - с потоком промывочной жидкости недостаточно. Поэтому для обеспечения в затрубном пространстве необходимой динамики шлама в составе потока промывочной жидкости, ее (динамику) создают по цилиндрической винтовой линии (3) с.149, то есть винтовой поверхности (3) с.149. Следовательно, необходимая активация потока промывочной жидкости в затрубном пространстве - «активация ее винтового движения».To complete (from bottom to top) the movement of sludge along a cylindrical helix (3) p.149, for example, the action of a third force — the friction force of the surface of the drill pipe (as part of the string) —with insufficient flushing fluid flow. Therefore, to ensure the necessary dynamics of the sludge in the annulus as part of the wash fluid stream, it (dynamics) is created along a cylindrical helix (3) p.149, that is, a screw surface (3) p.149. Therefore, the necessary activation of the flow of flushing fluid in the annulus is “activation of its helical movement”.
В результате аналитических исследований, причинно-следственно доказано, что:As a result of analytical studies, causally proved that:
- в условиях горизонтального бурения единственно качественным и эффективным способом очистки ствола скважины является «профилактика выпадения шлама» (п.1.8.1. признака п.1 формулы изобретения) - «идеальная» форма процесса: достижение технического результата без ведения процесса («Очистка ствола скважины»обеспечивается в цикле бурения);- in the conditions of horizontal drilling, the only high-quality and effective method of cleaning the wellbore is “prevention of sludge loss” (p.1.8.1.
- в условиях горизонтального бурения, в свою очередь, для возможности профилактики выпадения шлама, то есть для возможности более рационального его движения в затрубном пространстве и, как следствие, обеспечения качественной и эффективной очистки ствола скважины от выбуренной породы (шлама), его движение в составе потока промывочной жидкости в затрубном пространстве должно быть не поступательное, а винтовое, путем активации винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, посредством энергии вращения трубы (п.1.8.2. признака).- in conditions of horizontal drilling, in turn, for the possibility of preventing the loss of sludge, that is, for the possibility of a more rational movement in the annulus and, as a result, ensuring high-quality and effective cleaning of the wellbore from cuttings (sludge), its movement in the composition the flow of flushing fluid in the annulus should not be translational, but screw, by activating the screw movement of the flow of flushing fluid in the annulus by means of the energy of rotation of the pipe (p. 1.8. 2. sign).
Осуществлять в затрубном пространстве: «активацию винтового движения» потока промывочной жидкости» постоянно, в процесс бурения, именно на протяжении всего горизонтального участка ствола скважины, возможно только посредством энергии вращения трубы, в составе бурильной колонны, которая, в свою очередь, для необходимости осуществления работы по разбуриванию, получает ее от электродвигателя избыточно.Carry out in the annulus: "activation of the helical movement" of the flow of flushing fluid "constantly, during the drilling process, precisely throughout the entire horizontal section of the wellbore, it is possible only through the energy of rotation of the pipe, as part of the drill string, which, in turn, for the need to implement drilling work, gets it excessively from the electric motor.
Таким образом, на основании приведенных выше обоснований, их взаимосвязи можно утверждать, что признак по п.«1.8.2.» причинно-следственно связан с достигаемым техническим результатом и включен в п.1 формулы изобретения, как существенный.Thus, on the basis of the above justifications, their interrelationships, it can be argued that the symptom under paragraph "1.8.2." Is causally related to the achieved technical result and is included in
1.8.3. При этом профилактику выпадения шлама и вынос его частиц в верхнюю часть сечения затрубного пространства осуществляют действием центробежной силы «активированного винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве».1.8.3. Moreover, the prevention of sludge and the removal of its particles in the upper section of the annular space is carried out by the action of the centrifugal force of the “activated screw movement of the flow of washing fluid in the annulus”.
В разделе «Уровень техники» описания заявляемого объекта «Труба для осуществления Способа…» в результате сопоставительного анализа установлено наибольшее количество сходных с заявляемым объектом признаков, в том числе: «… осуществляют действием центробежной силы…» (см. п.1 формулы изобретения).In the "prior art" section of the description of the claimed object "Pipe for the implementation of the Method ..." as a result of a comparative analysis, the largest number of features similar to the claimed object are established, including: "... carried out by the action of centrifugal force ..." (see
Подобное сходство известного и заявляемого объектов объясняется тем обстоятельством, что в заявляемом объекте также реализован принцип работы известного «центробежного насоса», «… в котором перемещение жидкости происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости лопатками рабочего колеса»A similar similarity between the known and the claimed objects is explained by the fact that the claimed object also implements the principle of operation of the well-known "centrifugal pump", "... in which the fluid moves under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the liquid by the impeller blades"
«… В результате воздействия лопаточного колеса на жидкость происходит увеличение энергии протекающей жидкости, характеризующейся эффективным напором насоса» (3) с.1042.“... As a result of the impact of the blade wheel on the liquid, the energy of the flowing liquid increases, which is characterized by the effective pressure of the pump” (3) p.1042.
Поэтому обоснование существенности данного признака вытекает, в частности, из научного определения понятия «центробежная сила», определяемая в связи с понятиями «центробежная сила» и «сила инерции», согласно третьему Ньютона закону (3) с.1042.Therefore, the substantiation of the materiality of this feature follows, in particular, from the scientific definition of the concept of “centrifugal force”, defined in connection with the concepts of “centrifugal force” and “inertia force”, according to Newton’s third law (3) p.1042.
«Центробежная сила» - сила, действующая на тело, движущееся по окружности, и приложенная к самому телу - камню, вращающемуся на веревке, к колесам вагона, движущегося на закруглении, и т.п."Centrifugal force" is a force acting on a body moving in a circle and applied to the body itself - a stone rotating on a rope, to the wheels of a carriage moving on a curve, etc.
Противодействие движущегося тела, возникающее согласно третьему Ньютона закону (сила инерции) и приложенное к связи, заставляющей тело двигаться по окружности (к веревке, к рельсам и т.п.) называется центробежной силой (3) с.1044.The counteraction of a moving body arising according to Newton’s third law (inertia force) and applied to the connection that makes the body move in a circle (to a rope, to rails, etc.) is called a centrifugal force (3) p.1044.
Применительно к данному признаку (1.8.3.) определения центробежной силы, таким «движущимся телом» является «поток промывочной жидкости». А «противодействием» и «связью», заставляющей «поток промывочной жидкости» (тело) двигаться по окружности, то есть в затрубном пространстве, являются:In relation to this feature (1.8.3.) Of the determination of centrifugal force, such a "moving body" is the "flow of flushing fluid." And the “counteraction” and “connection” that makes the “flow of flushing fluid” (body) move in a circle, that is, in the annulus, are:
- с одной, внешней стороны - цилиндрическая поверхность стенок ствола скважины, с другой - винтовая поверхность собственно, бурильной трубы;- on the one side, the cylindrical surface of the walls of the wellbore, on the other hand, the helical surface of the drill pipe itself;
- действием же центробежной силы, применительно к признаку (1.8.3.) является сила инерции (см.п.1 формулы) «активированного (то есть вращаемого) по винтовой поверхности» движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве.- the action of centrifugal force, in relation to the sign (1.8.3.) is the inertia force (see
1. Итак, перейдем непосредственно к обоснованию признака «1.8.3.» п.1, формулы изобретения, как существенного. Для этого уточним значения (определения) частей 1, 2, 3 всего признака «1.8.3.»:1. So, we proceed directly to the justification of the sign "1.8.3." P. 1, claims as essential. To do this, we clarify the values (definitions) of
1. «… при этом профилактику выпадения шлама…»;1. "... at the same time the prevention of sludge ...";
2. «… и вынос его частиц в верхнюю часть сечения затрубного пространства…»;2. "... and the removal of its particles into the upper part of the annulus ...";
3. «… осуществляют действием центробежной силы «активированного по винтовой поверхности» движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве».3. "... carry out the action of the centrifugal force of the" activated on the helical surface "movement of the flow of washing fluid in the annulus."
Почему части целого признака «1.8.3.» характеризуются как одного порядка действия и поэтому осуществляются в процессе очистки одним общим действием (одной общей операцией) - «… действием центробежной силы…?».Why are parts of the whole attribute “1.8.3.” Characterized as one order of action and therefore are carried out during the cleaning process by one general action (one general operation) - “... by the action of centrifugal force ...?”.
По результатам исследований проблем по заявляемому объекту «Способа чистки…» (подраздел 1.4 - описания) сделаны выводы, где охарактеризовано понятие «профилактика выпадения шлама», как действие:According to the results of research into the problems of the claimed object "Method of cleaning ..." (subsection 1.4 - descriptions), conclusions are drawn, which describes the concept of "prevention of sludge", as an action:
«Для удержания шлама (его частиц) от выпадения, то есть для профилактики выпадения шлама, необходимо условие: постоянная его динамика в затрубном пространстве со скоростью, необходимой и достаточной для профилактики выпадения шлама (из состава потока промывочной жидкости), на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины, синхронно, в процессе бурения».“To keep the sludge (its particles) from falling out, that is, to prevent the sludge from falling out, the condition is necessary: its constant dynamics in the annulus with the speed necessary and sufficient to prevent the sludge from falling out (from the composition of the wash liquid flow), throughout the horizontal sections wellbore, synchronously, while drilling. "
2. Из характеристики понятия, как формы движения (действия) части признака по п.1. выявляется, что часть признака по п.2. содержится в предыдущей части признака п.1. («динамика шлама (его частиц) в затрубном пространстве»).2. From the characteristics of the concept as a form of movement (action) of a part of a sign according to
Далее из п.1 формулы изобретения (Способ…) следует что часть признака по п.2., как действие, является частью всего признака по п.«1.8.3.» и для объекта-«прототипа» и для заявляемого объекта «способа».Further, from
Поэтому по мнению заявителя, если весь признак «1.8.3.» характеризуемый как действие, осуществляют «действием центробежной силы активированного по винтовой поверхности» движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве». То и часть признака п.2. - «частицы шлама», составляющая шлама, также (совместно) в свою очередь, являются составляющими потока промывочной жидкости и выносится ею совместно, «действием центробежной силы…».Therefore, according to the applicant, if the whole symptom “1.8.3.” Characterized as an action, carry out “the action of the centrifugal force activated on the helical surface” movement of the flow of washing fluid in the annulus ”. That and part of the sign of
3. Далее, в разделе 1.5. заявляемого объекта «способ очистки…» «Обеспечение необходимой динамики шлама (его частиц) в затрубном пространстве ствола скважины…», как условие достижения намеченного технического результата», такие условия динамики установлены и сформулированы (см. «Выводы»):3. Next, in section 1.5. of the inventive object "method of cleaning ..." "Ensuring the necessary dynamics of the sludge (its particles) in the annulus of the wellbore ..." as a condition for achieving the intended technical result ", such dynamics conditions are established and formulated (see" Conclusions "):
«Поэтому траектория движения шлама (его частиц) в затрубном (цилиндрическом) пространстве ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков представляет собой (в цикле полуоборота: сверху - вниз) пространственную спиральную кривую, располагающуюся вокруг поверхности круглого цилиндра - поверхности бурильной трубы - цилиндрическая винтовая линия» (3) с.149.“Therefore, the trajectory of the sludge (its particles) in the annular (cylindrical) space of the wellbore when drilling its horizontal sections is (in a half-turn cycle: from top to bottom) a spatial spiral curve located around the surface of a round cylinder - the surface of a drill pipe - a cylindrical helix "(3) p. 149.
«Тогда поверхность каждой из бурильных труб в составе колонны, посредством которой должна осуществляться траектория эффективного движения шлама (его частиц) в составе потока промывочной жидкости в затрубном (цилиндрическом) пространстве, путем ее активации, при бурении ее горизонтальных участков, «…должна соответствовать винтовой поверхности» (3) с.149.“Then the surface of each of the drill pipes in the string, through which the trajectory of the effective movement of the sludge (its particles) as part of the flushing fluid flow in the annular (cylindrical) space, by activating it, when drilling its horizontal sections,“ ... must correspond to a screw surface ”(3) p.149.
В обоснование необходимости части признака «1.8.3.» «осуществляют действием центробежной силы… …движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве»:In support of the need for part of the sign "1.8.3." "Carry out the action of centrifugal force ... ... the movement of the flow of flushing fluid in the annulus":
В разделе 1.4. описания заявляемого объекта «способ…» установлено, что, выпадение и последующая причинно-следственная цепь звеньев не есть следствие только «замыкания» затрубного пространства в условиях горизонтального бурения, что подтверждается в ходе анализа известных объектов-аналогов, в разделе 1.6. «Уровень техники».Section 1.4. description of the claimed object "method ..." it was found that the loss and subsequent causal chain of links is not the result of only "closure" of the annulus in horizontal drilling conditions, which is confirmed by the analysis of known analogous objects in section 1.6. "Prior art".
«Но если затрубное пространство высвободить кругом, то есть колонну с нижней стенки горизонтального участка ствола скважины поднять, то только такое (свободное) состояние затрубного пространства не предотвратит выпадение и так далее (оседание и отложение): этому выпадению способствуют силы гравитации и отсутствие необходимой энергии для осуществления необходимой динамики частиц шлама в составе потока промывочной жидкости.“But if the annular space is released around, that is, the column from the bottom wall of the horizontal section of the wellbore is lifted, then only such a (free) state of the annulus will not prevent loss and so on (subsidence and deposition): gravity and the lack of necessary energy contribute to this loss to implement the necessary dynamics of the particles of sludge in the composition of the flow of washing liquid.
Пояснение существенности части Признака 1.8.3., путем его сравнения с общеизвестным аналогичным действием.Explanation of the materiality of part of the Sign 1.8.3., By comparing it with a well-known similar action.
И наконец, в обоснование необходимости части признака (1.8.3.) не просто «… осуществляют действием центробежной силы… движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве…, но именно… «путем активации его винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве».And finally, in order to justify the necessity of part of the feature (1.8.3.), It’s not just “... carried out by the action of centrifugal force ... the movement of the flow of flushing fluid in the annulus ... but precisely ...“ by activating its screw movement of the flow of flushing fluid in the annulus ”.
Для этого уточним виды движений, как составные части включенных в п.1 формулы существенных признаков.To do this, we clarify the types of movements as components of the essential features included in
«Винтовое движение - сложное движение тела (промывочной жидкости, например), параллельное этой оси (бурильной трубы, например)…, описывая винтовую линию (3) с.149 «винтовое движение».“A helical motion is a complex motion of a body (flushing fluid, for example) parallel to this axis (of a drill pipe, for example) ..., describing a helix (3) p.149“ helical motion ”.
В соответствии с признаками (действиями, движениями), включенными в п.1 формулы заявляемого объекта, … подачу промывочной жидкости осуществляют… «по перемещающимся полостям винтовых впадин (то есть в затрубном пространстве (поз.8.6.), между активаторами (поз.8.4.) (3) с.149 «Винтовой насос».In accordance with the signs (actions, movements) included in
В разделе «Уровень техники» по заявляемому объекту для осуществления «Способа…» установлено, что известный аналог «Центробежный насос» (3) с.1042, по наибольшему числу сходных признаков является наиболее близким к заявляемому «Способу очистки…».In the section "Prior art" on the claimed object for the implementation of the "Method ..." it is established that the well-known analogue of the "Centrifugal pump" (3) p.1042, by the largest number of similar features is the closest to the claimed "Method of cleaning ...".
Поэтому для обоснования включенных в п.1 формулы заявляемого объекта существенных признаков, путем их сравнения с аналогичными признаками известного объекта, то есть с аналогичными признаками работы объекта, заявитель приводит сравнение аналогичных признаков, которые в п.1 формулы изобретения являются, по мнению заявителя, существенными.Therefore, to substantiate the essential features included in
«Центробежный насос - лопаточный насос, в котором перемещение жидкости (потока промывочной жидкости, например) происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости (при активации потока промывочной жидкости, например) лопатками рабочего колеса (активаторами 8.4. бурильной трубы 8.1., например) (3) с.1042."A centrifugal pump is a vane pump in which the movement of fluid (flushing fluid flow, for example) occurs under the action of centrifugal forces that occur when the fluid rotates (when the flushing fluid flow is activated, for example) by the impeller blades (activators 8.4. Of the drill pipe 8.1., For example ) (3) p. 1042.
В результате воздействия лопаточного колеса (бурильной трубы 8.1. через активаторы 8.4.) на жидкость (на поток промывочной жидкости), происходит увеличение энергии протекающей жидкости (активированного потока промывочной жидкости по винтовому затрубному пространству (по желобам 8.6.), характеризующейся эффективным напором (активацией потока промывочной жидкости, то есть характеризующийся профилактикой выпадения шлама и выносом его частиц в верхнюю часть сечения затрубного пространства, действием центробежной силы «активированного по винтовой поверхности движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве».As a result of the impact of the blade wheel (drill pipe 8.1. Through activators 8.4.) On the fluid (on the flow of flushing fluid), there is an increase in the energy of the flowing fluid (activated flow of flushing fluid through the helical annulus (along the grooves 8.6.), Characterized by an effective pressure (activation the flow of flushing fluid, that is, characterized by the prevention of sludge and the removal of its particles in the upper part of the annulus, the action of the centrifugal force "activated according to wines oic surface of the washing liquid flow in the annulus. "
На основании приведенных доказательств, сравнения с известными в данной области техники признаками, по мнению заявителя, признак 1.8.3. причинно-следственно связан с достигаемым в изобретении техническим результатом, а поэтому включен в п.1 формулы изобретения, как существенный.Based on the above evidence, comparisons with the characteristics known in the art, according to the applicant, symptom 1.8.3. causally connected with the technical result achieved in the invention, and therefore is included in
2. Бурильная труба для осуществления способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков2. A drill pipe for implementing the method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections
2.1. Существующее положение проблемы2.1. Current situation
В связи с существующим положением проблемы необходимо выявить и предложить средства решения аналогичных задач по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.In connection with the existing situation of the problem, it is necessary to identify and propose means for solving similar problems of high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
Например, для обеспечения требуемой осевой нагрузки на долото и обеспечения прямолинейности (исключения искривлений) ствола вертикальной скважины и т.д., используются утяжеленные бурильные трубы в составе колонны, то есть используются силы гравитации, сконцентрированные именно в зоне забоя.For example, to ensure the required axial load on the bit and ensure the straightness (elimination of curvature) of the vertical wellbore, etc., weighted drill pipes are used as part of the string, that is, gravitational forces concentrated precisely in the bottom zone are used.
В условиях же бурения горизонтальных участков ствола скважины вес утяжеленной бурильной трубы (силы гравитации) на таких участках сказывается негативно на надежность и эффективность бурения. Усиливающаяся за счет веса сила трения горизонтального участка бурильной колонны о нижнюю стенку ствола скважины увеличивает энергозатраты по обеспечению требуемой осевой нагрузки и крутящего момента на долото, механической скорости бурения. Как следствие всего негативного, снижение надежности и эффективности бурения в целом.In the conditions of drilling horizontal sections of the wellbore, the weight of the weighted drill pipe (gravity) in such areas negatively affects the reliability and efficiency of drilling. The frictional force of the horizontal section of the drill string against the lower wall of the wellbore, which is increasing due to weight, increases energy consumption to provide the required axial load and torque on the bit, and the mechanical drilling speed. As a result of all the negative, a decrease in the reliability and efficiency of drilling as a whole.
То есть в условиях роторного бурения горизонтальных участков ствола скважины сила гравитации оказывает негативное воздействие на надежность и эффективность бурения.That is, in the conditions of rotary drilling of horizontal sections of the wellbore, the force of gravity has a negative impact on the reliability and efficiency of drilling.
Следовательно, выстраивая технологическую цепочку процесса бурения горизонтальных участков ствола скважины, необходимо учитывать вектор сил гравитации, как неблагоприятных условий горизонтального бурения.Therefore, building the technological chain of the process of drilling horizontal sections of the wellbore, it is necessary to take into account the vector of gravitational forces as adverse conditions for horizontal drilling.
Однако имеются и общие закономерности по преодолению негативных факторов, например, путем уменьшения сил трения вращающейся колонны бурильных труб о стенки скважины:However, there are general patterns for overcoming negative factors, for example, by reducing the friction forces of a rotating drill pipe string against a borehole wall:
- вследствие кривизны и забивания ствола скважины на вертикальных ее участках;- due to the curvature and clogging of the wellbore in its vertical sections;
- вследствие сил гравитации, кривизны и забивания на горизонтальных участках ствола скважины.- due to the forces of gravity, curvature and clogging in horizontal sections of the wellbore.
Поскольку при роторном вертикальном бурении в возникающих силах трения взаимодействуют, в основном, две функции: поверхность скважины и поверхность бурильной трубы, то, с целью сбалансирования возникающих и нарастающих сил трения, изменяют одну из функций - поверхность бурильной трубы, как наиболее доступную технологически.Since during rotary vertical drilling in the emerging friction forces, basically two functions interact: the borehole surface and the surface of the drill pipe, then, in order to balance the emerging and increasing friction forces, one of the functions is changed - the surface of the drill pipe, as the most technologically available.
«Современные УБТ могут быть круглыми, квадратными или шестигранными. Поверхность их может быть выполнена гладкой или со спиральными канавками, которые имеют целью уменьшить поверхность контакта утяжеленной трубы со стенкой скважины» («Буровая техника и технология за рубежом». Н.Н. Калмыков, Ю.А. Стефанов, А.И. Яковлев. Москва, Издательство «Недра», 1968 г., далее (4), с.47).“Modern drill collars can be round, square or hex. Their surface can be made smooth or with spiral grooves, which are intended to reduce the contact surface of the weighted pipe with the wall of the well ”(“ Drilling equipment and technology abroad. ”NN Kalmykov, Yu.A. Stefanov, AI Yakovlev Moscow, Nedra Publishing House, 1968, hereinafter (4), p. 47).
«Как установлено многочисленными наблюдениями, более 90% всех прихватов вызвано перепадом давления. Причем, прихват тем сильней, чем больше контактная поверхность трубы со стенками скважины. С целью устранения этого недостатка, фирмой был разработан новый тип УБТ, у которой по наружной поверхности выфрезерованы спиральные канавки, благодаря чему контактирующая поверхность уменьшается на 40%. Так как общее усилие перепада давления прямо пропорционально поверхности контакта, то, естественно, уменьшается и степень прихвата» (4) с.53.“As established by numerous observations, more than 90% of all seizures are caused by pressure drops. Moreover, the seizure is stronger, the larger the contact surface of the pipe with the walls of the well. In order to eliminate this drawback, the company developed a new type of drill collar, in which spiral grooves are milled on the outer surface, due to which the contact surface is reduced by 40%. Since the total force of the pressure drop is directly proportional to the contact surface, then, of course, the degree of sticking is also reduced ”(4) p.53.
Однако, по мнению автора заявляемой группы изобретений, эффект уменьшения степени прихвата, как следствие уменьшения контактной поверхности бурильной трубы, например, за счет выполнения спиральных, либо прямых канавок (4) с.54), фирмой разработчиком понято и объяснено ошибочно, неверно.However, according to the author of the claimed group of inventions, the effect of reducing the degree of sticking, as a result of reducing the contact surface of the drill pipe, for example, by making spiral or straight grooves (4) p. 54), the developer firm understood and explained incorrectly, incorrectly.
Зависимость между площадью контактной поверхности и ростом степени прихвата - прямая. Это очевидно, закономерно.The relationship between the area of the contact surface and the increase in the degree of adhesion is a direct one. This is obvious, natural.
Но полученный технический результат: снижение случаев прихвата от подобного выполнения поверхности бурильной трубы - снижения площади ее контактной поверхности - ошибочное объяснение полученного технического результата, как следствие, в аспекте причинно-следственной связи.But the technical result obtained: a decrease in the cases of sticking from a similar execution of the surface of the drill pipe — a decrease in the area of its contact surface — an erroneous explanation of the obtained technical result, as a result, in the aspect of causation.
А поэтому автор заявляемого комплекса изобретений считает необходимым опровергнуть допущенное ошибочное объяснение снижения эффекта прихвата, негативно влияющее, как на определение и развитие уровня техники в данной области техники, так и на обоснование достигаемого по заявляемой группе изобретений технического результата, в частности.And therefore, the author of the claimed complex of inventions considers it necessary to refute the erroneous explanation of the reduction of the sticking effect, which negatively affects both the definition and development of the state of the art in the art and the justification of the technical result achieved by the claimed group of inventions, in particular.
По мнению фирмы - разработчика, существует прямая зависимость величины площади контактной поверхности бурильной трубы со стенками скважины - от величины площади поверхности трубы вообще. И поэтому, с целью уменьшения вышеуказанной контактной поверхности бурильной трубы со стенками скважины, фирма - разработчик уменьшает собственно площадь контактной поверхности трубы (например, на 40%), путем выполнения на ее поверхности (фрезерованием, например) винтовых или продольных канавок. Такое уменьшение контактной поверхности трубы, по мнению фирмы - разработчика, как следствие, позволило достигнуть технический результат: уменьшение (пропорционально, на 40%) степени прихвата (4) с.53.According to the developer, there is a direct correlation between the size of the area of the contact surface of the drill pipe and the walls of the borehole - on the size of the surface area of the pipe in general. And therefore, in order to reduce the above contact surface of the drill pipe with the walls of the borehole, the developer reduces the actual contact surface area of the pipe (for example, by 40%) by making screw or longitudinal grooves on its surface (by milling, for example). Such a decrease in the contact surface of the pipe, in the opinion of the developer, as a result, allowed to achieve a technical result: a decrease (proportionally, by 40%) of the degree of sticking (4) p.53.
К такому ошибочному, по мнению заявителя заявляемой группы изобретений объяснению (пониманию) своей разработки привела фирму - разработчика трубы нового типа - УБТ.According to the applicant of the claimed group of inventions, such an erroneous explanation (understanding) of his development was led by a company - a developer of a new type of pipe - UBT.
В действительности, как будет обосновано ниже, результатом уменьшения степени прихвата бурильной трубы (колонны) явилось изменение условий трения (взаимодействия) двух функций - поверхностей. То есть произошло изменение условий формирования (нарастания) «цепи прихвата», путем разделения (фрезерованием, например) бесконечной поверхности бурильной трубы в составе бурильной колонны - на конечные участки поверхности трубы, на отдельные, конечные сегменты.In fact, as will be justified below, a decrease in the degree of sticking of the drill pipe (string) resulted in a change in the friction (interaction) conditions of two functions — surfaces. That is, there was a change in the conditions of formation (growth) of the “sticking chain”, by dividing (by milling, for example) the endless surface of the drill pipe as part of the drill string - into the end sections of the pipe surface, into separate, end segments.
Длительной практикой эксплуатации бурильных труб с подобным изменением ее наружной поверхности, путем выполнения углублений (канавок) винтовой или прямой форм установлено, что действительно, они прямо влияют на уменьшение степени и частоты прихватов и ряд других позитивных технических результатов, например (4) с.53.The long-term practice of operating drill pipes with a similar change in its outer surface, by making recesses (grooves) of a screw or a straight form, has established that, indeed, they directly affect the reduction in the degree and frequency of sticks and a number of other positive technical results, for example (4) p. 53 .
«Применение новых, «неприхватываемых» УБТ дает следующие преимущества:“The use of new,“ unattached ”drill collars gives the following advantages:
1) обеспечивает исключительную защиту против прихвата, вызванного перепадом давления…;1) provides exceptional protection against sticking caused by pressure drops ...;
…6). УБТ со спиральными канавками не представляют большой опасности и в отношении прихвата в скважинах с большим углом наклона;... 6). Drill collars with spiral grooves do not pose a great danger with respect to sticking in wells with a large angle of inclination;
7) наличие спиральных канавок облегчает движение восходящего потока промывочной жидкости при бурении скважин малого диаметра….7) the presence of spiral grooves facilitates the upward flow of flushing fluid when drilling small diameter wells ....
Тогда чем, если не «уменьшением площади контактной поверхности бурильной трубы», следует объяснить достигаемый в ходе бурения вышеперечисленный перечень технических результатов, как следствие подобного изменения поверхности бурильной трубы?Then what, if not “the reduction in the area of the contact surface of the drill pipe”, should explain the above list of technical results achieved during drilling, as a result of such a change in the surface of the drill pipe?
Для того чтобы ответить на этот вопрос, введем в анализируемую тему понятие:In order to answer this question, we introduce the concept:
«Принцип относительности» при определении площади поверхности трения бурильной трубы при бурении»."The principle of relativity" when determining the surface area of the friction of a drill pipe during drilling. "
Если рассматривать трубу бурильную в состоянии покоя, то площадь ее наружной поверхности определяется по формуле:If we consider the drill pipe at rest, then the area of its outer surface is determined by the formula:
S трубы=2ПR×L (длина бурильной трубы),S pipe = 2PR × L (length of drill pipe),
тогда площадь контактной поверхности бурильной колонны - по формуле:then the contact surface area of the drill string is according to the formula:
Sкол.=Sтрубы×n (количество) труб.Skol = Spipes × n (number) of pipes.
Аналогично конкретной, конечной величиной определяется, в состоянии покоя, площадь контактной поверхности соответствующего фрагмента скважины - другой из двух функций от взаимодействия (трения) которых возникают силы трения.Similarly to a specific, final value is determined, at rest, the area of the contact surface of the corresponding fragment of the well - the other of two functions from the interaction (friction) of which friction forces arise.
Тогда по утверждению фирмы разработчика с уменьшением функции площади контактной поверхности бурильной трубы, например, на 40%, обеспечивается пропорциональное уменьшение сил трения с поверхностью стенки скважины и аналогичное же уменьшение (на 40%) степени прихвата бурильной колонны (4) с.53.Then, according to the developer, with a decrease in the function of the area of the contact surface of the drill pipe, for example, by 40%, a proportional decrease in the friction forces with the surface of the borehole wall and a similar decrease (by 40%) in the degree of sticking of the drill string (4) p.53.
Но тогда с уменьшением, например, на ~70-80% и т.д. площади контактной поверхности бурильной трубы обеспечивается пропорциональное же (~70-80%) уменьшение сил трения и степени прихвата бурильной колонны.But then with a decrease, for example, by ~ 70-80%, etc. the area of the contact surface of the drill pipe provides a proportional (~ 70-80%) decrease in the friction forces and the degree of sticking of the drill string.
Ошибочность такого вывода фирмы - разработчика очевидна, по крайней мере, по двум закономерным основаниям:The fallacy of such a conclusion of the developer firm is obvious, at least for two regular reasons:
- вывод противоречит закону сохранения энергии;- the conclusion is contrary to the law of conservation of energy;
- такой расчет ошибочен, потому что применяется для условий не работающих (не трущихся) двух поверхностей - двух не взаимодействующих функций учета нижеуказанного «Принципа…».- such a calculation is erroneous, because it is used for the conditions of non-working (not rubbing) two surfaces - two non-interacting accounting functions of the following “Principle ...”.
«Принцип относительности» при определении площади поверхности трения бурильной трубы в динамике (при бурении)."The principle of relativity" when determining the surface area of the friction of a drill pipe in dynamics (during drilling).
Как будет установлено далее, в ходе анализа условий, площадь контактной поверхности трубы в динамике, то есть в процессе бурения:As will be established later, during the analysis of the conditions, the contact surface area of the pipe in dynamics, that is, during drilling:
- величина не постоянная, а переменная (быстро изменяющаяся - динамичная);- the value is not constant, but a variable (rapidly changing - dynamic);
- по форме поверхность трубы цилиндрическая, то есть бесконечная. Величина контактной поверхности, следовательно, не абсолютная, а определяется временем и скоростью вращения (бурения) бурильной трубы.- in shape, the surface of the pipe is cylindrical, that is, infinite. The magnitude of the contact surface, therefore, is not absolute, but is determined by the time and speed of rotation (drilling) of the drill pipe.
Эти условия введенного понятия «принцип относительности» - главные, объясняющие условия формирования негативного эффекта - «возрастание степени прихвата» при бурении, например, горизонтальных участков ствола скважины.These conditions of the introduced concept of the “principle of relativity” are the main ones that explain the conditions for the formation of a negative effect - “an increase in the degree of sticking” when drilling, for example, horizontal sections of the wellbore.
В процессе бурения, то есть в ходе вращения бурильной трубы в составе колонны, «бесконечная» поверхность трубы входит во взаимодействие - «в зацепление» (трение) с поверхностью стенки скважины. При этом в участках изгибов скважины такое зацепление (трение) - максимально. При этом в качественно очищенном состоянии скважины контактная поверхность (трения) указанных цилиндрических поверхностей представляет собой линию (см. фиг.2, поз.2.1.). Следовательно, площадь трения наружной поверхности бурильных труб в составе бурильной колонны образуется (складывается) из совокупной протяженности линий взаимодействия (трения). Это второе условие «принципа относительности» при определении площади поверхности трения трубы при бурении.In the drilling process, that is, during the rotation of the drill pipe in the string, the "infinite" surface of the pipe enters into interaction - "meshing" (friction) with the surface of the borehole wall. Moreover, in the sections of the bends of the well, such engagement (friction) is maximum. Moreover, in a qualitatively cleaned state of the well, the contact surface (friction) of these cylindrical surfaces is a line (see figure 2, item 2.1.). Therefore, the friction area of the outer surface of the drill pipe as part of the drill string is formed (added) from the total length of the interaction lines (friction). This is the second condition of the "principle of relativity" when determining the surface area of the pipe friction during drilling.
2.1.1. Причинно-следственный анализ проблемы.2.1.1. Causal analysis of the problem.
Для более точного пояснения сущности проблемы необходимо также ввести понятие «цепь прихвата», являющееся, по мнению заявителя, количественным (статистическим) выражением известного в уровне техники понятия «степень прихвата».For a more accurate explanation of the essence of the problem, it is also necessary to introduce the concept of “sticking chain”, which, according to the applicant, is a quantitative (statistical) expression of the concept of “sticking degree” known in the prior art.
Если рассмотрим абразивную, например, частицу между трущимися поверхностями скважины и бурильной трубы, то она для этих поверхностей является дополнительной зоной (микрозоной) концентратора их трения или отдельным звеном «цепи прихвата».If we consider an abrasive particle, for example, between the rubbing surfaces of a well and a drill pipe, then for these surfaces it is an additional zone (microzone) of their friction concentrator or a separate link of the “sticking chain”.
Тогда совокупность таких концентраторов сил трения (массы частиц выбуренной породы) между трущимися поверхностями скважины и бурильной колонны - звеньев «цепи прихвата», достаточных для прихвата колонны, будет называться «цепью прихвата», характеризующей степень прихвата.Then the set of such concentrators of friction forces (mass of drill cuttings particles) between the friction surfaces of the well and the drill string — links of the “sticking chain” sufficient to stick the string will be called a “sticking chain” characterizing the degree of sticking.
Далее рассмотрим вероятные условия формирования и нарастания степени прихвата, то есть «цепи прихвата» причинно-следственно, когда нарастание сил трения бурильной колонны - о стенки, например, искривленной скважины, достигает состояния «прихвата»:Next, we consider the probable conditions for the formation and increase of the degree of sticking, that is, the “sticking chain” cause-effect, when the increase in the friction forces of the drill string against the wall, for example, of a bent well, reaches the state of “sticking”:
- если на таком искривленном участке скважины линия соприкосновения - площадь поверхности трения будет максимальной, превосходящей предел прочности цепи бурильной колонны, например;- if on such a curved section of the well the contact line - the friction surface area will be maximum, exceeding the tensile strength of the drill string chain, for example;
- если на таком искривленном, да к тому же горизонтальном участке скважины ее состояние (качество) очистки от выбуренной породы будет неудовлетворительно (см. фиг.1, фиг.3-4).- if on such a curved, and besides horizontal section of the well, its condition (quality) of cleaning from cuttings will be unsatisfactory (see figure 1, figures 3-4).
В этом случае совокупность частиц шлама будет выпадать из шлама и оседать в зоне «линии трения», по схеме (см. фиг.1, фиг.3-4), входя в зацепление (трение), на протяжении затрубного пространства с колонной бурильных труб. При формировании таких условий «линия трения» двух взаимодействующих (трущихся) поверхностей перерастает в площадь трения (см. фиг.1. и сечения Б-Б; В-В) на этих горизонтальных участках ствола скважины.In this case, the aggregate of particles of the sludge will fall out of the sludge and settle in the zone of the "line of friction", according to the scheme (see Fig. 1, Figs. 3-4), entering into engagement (friction) throughout the annulus with the drill pipe string . When these conditions are formed, the “friction line” of two interacting (rubbing) surfaces grows into the friction area (see Fig. 1 and sections B-B; B-C) in these horizontal sections of the wellbore.
В описанных условиях длительного, непрерывного (например, более двух часов) бурения, площадь трения - «цепь прихвата» у бурильной колонны может возрасти многократно, до критической степени прихвата, с необходимостью последующего прекращения процесса бурения, до полной, качественной очистки ствола скважины от породы.Under the described conditions of long-term, continuous (for example, more than two hours) drilling, the friction area - “sticking chain” of the drill string can increase many times, to a critical degree of sticking, with the need for the subsequent termination of the drilling process, to complete, high-quality cleaning of the wellbore from rock .
2.1.2. Неприхватываемые УБТ и спиральные бурильные трубы, как причинно-следственное обоснование профилактики прихвата2.1.2. Unattached drill collars and helical drill pipes as a causal rationale for sticking prevention
Как объясняет такой негативный эффект - «прихват» разработчик УБТ-фирма?How does the “tack” developer of a UBT firm explain this negative effect?
Как установлено заявителем, фирма ошибочно связывает негативный эффект «прихват», как следствие, с величиной (потенциальной) контактной поверхности вращающейся бурильной трубы, принятой ею за причину в причинно-следственной связи его образования. Поэтому логично, что фирма решила уменьшить поверхность вращающейся в составе бурильной колонны трубы, путем выполнения (например, фрезерованием) на поверхности трубы канавок (винтовых или прямых).As established by the applicant, the company mistakenly associates the negative effect of “tacking”, as a result, with the magnitude of the (potential) contact surface of the rotating drill pipe, which it took as a cause in the cause-effect relationship of its formation. Therefore, it is logical that the company decided to reduce the surface of the pipe rotating in the drill string by making (for example, milling) grooves on the pipe surface (screw or straight).
В ожидание «правильности» своих предположений, фирма получила положительный технический результат: многократное (а не на 40%) уменьшение степени и случаев прихвата, который подтвердился длительной практикой бурения с такой измененной поверхностью бурильных труб (4) с.53.In anticipation of the “correctness” of its assumptions, the company received a positive technical result: a multiple (and not 40%) decrease in the degree and cases of sticking, which was confirmed by long-term practice of drilling with such a changed surface of drill pipes (4) p.53.
Как установили в ходе настоящего анализа состояния проблемы, по форме поверхность бурильной трубы в динамике, то есть при трении (бурении), представляет собой бесконечную поверхность («принцип относительности» при определении площади поверхности трения трубы при бурении).As the state of the problem was established in the course of this analysis, the shape of the surface of the drill pipe in dynamics, that is, during friction (drilling), is an infinite surface (the "principle of relativity" in determining the surface area of the pipe friction when drilling).
В ходе условий длительного, постоянного трения этих двух поверхностей происходит динамичное нарастание сил трения за счет перерастания линии трения (см. фиг.2 поз.2.1.) - в поверхность трения - многократного увеличения сил трения за счет условий длительного, динамичного нарастания массы выбуренной породы между трущимися поверхностями (см. фиг.1, фиг.3-4, сечения Б-Б, В-В). При достижении сил трения (степени прихвата) - «цепи прихвата» критической величины, происходит «прихват» с последующим прерыванием процесса бурения.During the conditions of prolonged, constant friction of these two surfaces, a dynamic increase in the friction forces occurs due to the friction line overgrowing (see figure 2, pos. 2.1.) - to the friction surface - a multiple increase in the friction forces due to the conditions of a long, dynamic increase in the mass of cuttings between rubbing surfaces (see figure 1, figures 3-4, sections BB, BB). Upon reaching friction forces (sticking degree) - “sticking chain” of critical magnitude, “sticking” occurs, followed by interruption of the drilling process.
Поэтому фирма - разработчик существующие условия длительного (например, до нескольких часов), нарастания площади трения и сил трения двух поверхностей изменила: прервала бесконечную (в состоянии вращения) поверхность бурильной трубы, разделив ее на конечной величины сегменты, посредством выполнения (фрезерованием) продольных или винтовых канавок на поверхности бурильной трубы, в составе бурильной колонны (4) с.47, рис 34а, б, в.Therefore, the company that developed the existing conditions for a long (for example, up to several hours), increase in the friction area and the friction forces of the two surfaces changed: it interrupted the endless (in the state of rotation) surface of the drill pipe, dividing it into finite size segments, by performing (milling) longitudinal or helical grooves on the surface of the drill pipe, as part of the drill string (4) p. 47, Fig. 34a, b, c.
В результате время формирования (нарастания) степени прихвата - «цепи прихвата», длившееся, например, 2 ч (7200 с), изменяется: уменьшается… революционно («… количество прихватов резко сократилось» (4) с.64). В цифрах такое изменение - уменьшение выглядит следующим образом.As a result, the time of formation (increase) of the degree of sticking - “sticking chain”, which lasted, for example, 2 hours (7200 s), changes: it decreases ... revolutionary (“... the number of sticks sharply decreased” (4) p.64). In numbers, such a change - decrease is as follows.
Труба с тремя, например, продольными (или винтовыми) канавками на поверхности делится на 3 конечных сегмента по 72° (360°×40%:3), то есть прерывание нарастания степени прихвата - «цепи прихвата» - через каждые 1/3 оборота бурильной колонны (фиг.5). При радиальной скорости вращения бурильной колонны, например, 180 об/мин. (3 об/с), прерывание нарастания степени прихвата - «цепи прихвата» 9 раз в секунду (3 об/с × 3 раза). То есть за, например, 2 часа (7200 с) непрерывных бурильных работ, у бурильной трубы с тремя «прерывателями цепи прихвата» (канавками) на поверхности произойдет… 21600 прерываний «цепи прихвата» (7200 с × 3 прерывания).A pipe with three, for example, longitudinal (or screw) grooves on the surface is divided into 3 end segments of 72 ° (360 ° × 40%: 3), that is, interruption of the increase in the degree of sticking - “sticking chain” - every 1/3 of a turn drill string (figure 5). With a radial rotational speed of the drill string, for example, 180 rpm (3 r / s), interruption of the increase in the degree of sticking - “sticking chain” 9 times per second (3 r / s × 3 times). That is, for, for example, 2 hours (7200 s) of continuous drilling operations, a drill pipe with three "sticking circuit breakers" (grooves) on the surface will have ... 21600 interruptions of the "sticking chain" (7200 s × 3 interruptions).
Из вышеприведенного анализа следует вывод, что в основе ошибочного объяснения (оценки) полученных разработчиком «неприхватываемых УБТ» (4) с.54, «спиральных бурильных труб» со сниженной опасностью прихвата» (4) с.63 - отсутствие научного (причинно-следственного) обоснования полученного технического результата (следствия).From the above analysis, it follows that the basis of the erroneous explanation (assessment) received by the developer of “non-grasping drill collars” (4) p. 54, “spiral drill pipes” with a reduced risk of sticking ”(4) p. 63 - lack of scientific (cause-effect) ) substantiation of the obtained technical result (consequence).
Очевидно, в период разработки «неприхватываемых бурильных труб (первая половина 20-го века), у фирмы-разработчика в данном конкретном случае, над «Инженерными принципами…» доминировали «… привычки, интуиция, чутье» (4) с.10.Obviously, during the development of “non-grasping drill pipes (first half of the 20th century), the development company in this particular case,“ Engineering principles ... ”was dominated by“ ... habits, intuition, instinct ”(4) p.10.
Разработчик, очевидно, ограничился «…многочисленными наблюдениями…» (4) с.53, в сочетании с полученными им ожидаемыми техническими результатами, предвосхитившими его: многократное снижение опасности прихвата (случаев прихвата): «…количество прихватов резко сократилось» (4) с.64.The developer, obviously, limited himself to "... numerous observations ..." (4) p. 53, in combination with the expected technical results obtained by him, anticipating it: a multiple reduction in the risk of sticking (cases of sticking): "... the number of sticking sharply decreased" (4) from .64.
Для более наглядного пояснения работы механизма прерывания «цепи прихвата», приведем его описание «в миниатюре», но более очевидное.For a more visual explanation of the operation of the mechanism of interruption of the “sticking chain”, we give its description “in miniature”, but more obvious.
Контроль резьбового отверстия изделия осуществляют в полуавтоматическом цикле контрольной проходной резьбовой пробкой, в частности. В силу ограничения поля допуска (несколько микрон), в процессе контроля резьбового отверстия, путем свинчивания резьбовой пары, попадания микрочастиц абразивной пыли и др. между трущимися резьбовыми поверхностями, контрольную резьбовую пробку часто прихватывало (заклинивало). Процесс контроля данного параметра изделий приходилось прерывать для очистки обеих резьбовых поверхностей, с последующим возобновлением процесса контроля. Из за отмеченных негативных условий контроля, связанных с частыми прихватами, снижалась эффективность автоматического контроля резьбового отверстия изделия, в условиях его крупносерийного производства.The control of the threaded hole of the product is carried out in a semi-automatic cycle by a control threaded plug, in particular. Due to the limitation of the tolerance field (several microns), in the process of controlling a threaded hole, by screwing a threaded pair, ingress of microparticles of abrasive dust, etc. between rubbing threaded surfaces, the control threaded plug often seized (stuck). The control process of this product parameter had to be interrupted to clean both threaded surfaces, followed by the resumption of the control process. Due to the noted negative control conditions associated with frequent tacking, the effectiveness of automatic control of the threaded hole of the product in conditions of its large-scale production was reduced.
С целью исключения отмеченных негативных условий контроля (прихват контрольной пробки), на контактной-резьбовой поверхности контрольной пробки прорезали одну прямую продольную канавку, на глубину резьбы. Причем, учитывая понимание причинно-следственной связи формирования и возникновения «прихвата» (заклинивание), продольной, прорезанной в осевом направлении канавке не придавалась функция уменьшения площади контактной поверхности резьбовой контрольной пробки, с целью уменьшения сил трения сопрягаемых (на 100%) двух поверхностей при их свинчивании. Поэтому продольная канавка была выполнена на поверхности узкая (~3 миллиметра - около 5% «уменьшения» площади контактной поверхности) и всего одна (см. фиг.6, поз.6.1).In order to eliminate the noted negative control conditions (sticking of the control plug), one straight longitudinal groove was cut on the contact-threaded surface of the control plug, to the depth of the thread. Moreover, given the understanding of the cause-effect relationship of the formation and occurrence of “sticking” (jamming), a longitudinal, axially cut groove was not given the function of reducing the contact surface area of the threaded control plug in order to reduce the friction forces of the mating (by 100%) two surfaces at their make-up. Therefore, the longitudinal groove was made narrow on the surface (~ 3 millimeters - about 5% of the “reduction" of the contact surface area) and only one (see Fig.6, pos.6.1).
После такого «уменьшения» поверхности резьбовой контрольной пробки (см. фиг.6, поз.6.2), случаи «прихвата» при свинчивании резьбовой пары снизились до ~ близко к нулю, то есть в сотни раз. Хотя, как наглядно изображено на фиг.6, свинчиваемые, трущиеся резьбовые поверхности 6.4. пробки 6.2. и изделия 6.3. сопряжены и контактируют на 100% поверхности.After such a "decrease" in the surface of the threaded control plug (see Fig. 6, item 6.2), the cases of "sticking" when screwing the threaded pair decreased to ~ close to zero, that is, hundreds of times. Although, as graphically depicted in Fig.6, screwed, rubbing threaded surfaces 6.4. traffic jams 6.2. and products 6.3. are conjugated and contacted on 100% of the surface.
Как и в случае с бурильной трубой, на поверхности резьбового калибра выполнили аналогичный «прерыватель цепи прихвата» (поз.6.1.).As in the case with the drill pipe, on the surface of the threaded gauge, a similar "sticking circuit breaker" was performed (pos. 6.1.).
Проектировщики процесса контрольных операций дали название выполненной продольной канавке, соответствующей своему функциональному назначению - «канавка грязевая» (буквально с немецкого - «шлам» - грязь).The designers of the process of control operations gave the name to the performed longitudinal groove corresponding to its functional purpose - “mud groove” (literally from German - “sludge” - mud).
Механизм работы «прерывателя цепи прихвата» - «грязевой канавки» заключается в следующем. В процессе свинчивания резьбовых поверхностей, входит в зацепление с трущимися поверхностями (застревает между ними) все больше микроабразивных частиц, формируясь в динамично нарастающую цепь «микрозон зацепления» - сил трения, совокупно достигая критической величины степени прихвата - «цепи прихвата», происходит прихват (заклинивание резьбовых поверхностей).The mechanism of operation of the “stick circuit breaker” - “mud groove” is as follows. In the process of making up threaded surfaces, more and more microabrasive particles engage with friction surfaces (get stuck between them), forming in a dynamically growing chain of “microzone of engagement” - friction forces, together reaching a critical value of the degree of sticking - “sticking chain”, sticking occurs ( jamming of threaded surfaces).
Наличие продольной канавки - «грязевой канавки» позволило попавшую между трущимися резьбовыми поверхностями массу микрочастиц, с каждым оборотом увеличивающую силу трения, между поверхностями нарастающую «цепь прихвата» - прервать, в цикле одного оборота (одна канавка) контрольного калибра. Следовательно, нарастание «цепи прихвата» длится не более чем один оборот, а силы трения между резьбовыми поверхностями (поз.6.4) прерываются ежеоборотно, не достигнув величины «прихвата».The presence of a longitudinal groove - the “mud groove” allowed the mass of microparticles that got between the rubbing threaded surfaces, increasing the friction force with each revolution, and interrupted the “sticking chain” between the surfaces — to interrupt, in a cycle of one revolution (one groove) of the control caliber. Consequently, the growth of the “sticking chain” lasts no more than one revolution, and the friction forces between the threaded surfaces (pos. 6.4) are interrupted every second, not reaching the value of the “sticking”.
Как теперь установлено, в случае с бурильными трубами с продольной или винтовой канавками, такое прерывание нарастания «цепи прихвата» происходит в цикле - 1/3 оборота, то есть трижды за один оборот бурильной трубы (колонны): соответствуют числу продольных или винтовых канавок (поз.5.2) на наружной поверхности спиральной, например, бурильной трубы - числу прерывателей «цепи прихвата» (фиг.5).As it has now been established, in the case of drill pipes with longitudinal or helical grooves, such an interruption of the growth of the “sticking chain” occurs in a cycle of 1/3 revolution, that is, three times in one revolution of the drill pipe (string): correspond to the number of longitudinal or helical grooves ( pos.5.2) on the outer surface of a spiral, for example, a drill pipe - the number of breakers "sticking circuit" (figure 5).
Прерывание «цепи прихвата» достигается в следующей последовательности, на примере одной (или нескольких), отдельно взятых микрочастиц абразивных, например, при бурении.Interruption of the “sticking chain” is achieved in the following sequence, using as an example one (or several), separately taken abrasive microparticles, for example, during drilling.
Абразивная частица неравномерного сечения, попадает между трущимися поверхностями, перемещается в позицию 5.3. с большим сечением, заклинивается, то есть входит в зацепление: с одной стороны - с поверхностью неподвижной стенкой скважины, с другой, противоположной - с поверхностью вращающейся бурильной трубы (поз.5.1.), сдерживая ее вращение (перемещение). Поверхность трубы, преодолевая силу зацепления абразивной частицы (частиц), перемещается в позицию 5.2., где выходит из зацепления с абразивной частицей (частицами), посредством канавки (поз.5.2) на поверхности бурильной трубы - прерывателя «цепи прихвата». Абразивная частица (частицы), выходя из зацепления с поверхностью трубы, в результате прерывания «цепи прихвата» (из-за прерывания поверхности трубы канавкой поз.5.2.), выпадает в канавку 5.2. (собирается там) и выносится наружу проникающей в канавку, на поверхности бурильной трубы восходящим потоком (поз.1.5.) промывочной жидкости.An abrasive particle of non-uniform cross section, falls between rubbing surfaces, moves to position 5.3. with a large cross section, it is jammed, that is, it engages: on the one hand, with the surface of the fixed wall of the well, on the other, the opposite, with the surface of the rotating drill pipe (pos.5.1.), restraining its rotation (movement). The pipe surface, overcoming the engagement force of the abrasive particle (s), moves to position 5.2., Where it disengages from the abrasive particle (s), by means of a groove (pos. 5.2) on the surface of the drill pipe - “sticking chain” breaker. An abrasive particle (s), disengaging from the pipe surface as a result of interruption of the “sticking chain” (due to interruption of the pipe surface by the groove pos. 5.2.), Falls into the groove 5.2. (assembled there) and is carried out outside penetrating into the groove, on the surface of the drill pipe by an upward flow (pos. 1.5.) of flushing fluid.
2.1.3. Выводы2.1.3. findings
2.1.3.1. В процессе бурения с трущимися поверхностями входят в зацепление (застревают между ними) абразивные частицы из состава шлама, представляющие собой динамично нарастающие концентраторы сил трения - нарастающую цепь концентратов сил трения - «цепь прихвата», характеризующую степень прихвата. В случае достижения сил трения - «цепи прихвата» критической, происходит прихват, то есть прекращение бурения, с последующей, возможно, аварийной ситуацией: разрыв бурильной колонны, ее потеря, отказ оборудования и т.д., то есть происходит ненадежное и неэффективное бурение.2.1.3.1. In the process of drilling with rubbing surfaces, abrasive particles from the composition of the sludge are engaged (stuck between them), which are dynamically increasing concentrators of friction forces - an increasing chain of concentrates of friction forces - a “sticking chain” characterizing the degree of sticking. In the case of achieving friction forces — the “sticking chain” critical, sticking occurs, that is, stopping drilling, followed by possibly an emergency: drill string breakage, loss, failure of equipment, etc., that is, unreliable and inefficient drilling .
2.1.3.2. Следствием обеспечения функций «профилактики прихвата» спиральной, например, бурильной трубы явилось изменение условий трения и формирования нарастания сил трения - «цепи прихвата», характеризующей степень прихвата, путем прерывания поверхности бурильной трубы на сегменты, посредством выполнения на ее поверхности, например, спиральных канавок.2.1.3.2. The consequence of the provision of the "sticking prevention" functions of a spiral, for example, drill pipe, was a change in the friction conditions and the formation of an increase in friction forces - a "sticking chain" that characterizes the degree of sticking by interrupting the surface of the drill pipe into segments, by making, for example, spiral grooves on its surface .
2.1.3.3. Следовательно, выполненные на поверхности (занимающих до 40% поверхности) бурильной трубы спиральные, например, канавки выполняют функцию «прерывателей прихвата» - «механизма профилактики прихвата», путем прерывания «цепи прихвата».2.1.3.3. Consequently, spiral grooves made on the surface (occupying up to 40% of the surface) of the drill pipe, for example, grooves act as “sticking breakers” - “sticking prevention mechanisms” by interrupting the “sticking chain”.
2.1.3.4. Однако спиральные, например, бурильные трубы обеспечивают прерывание «цепи прихвата» и, как следствие, в высокой степени обеспечивают «профилактику прихвата», все же в условиях, в какой-то степени, качественной очистки скважины, на ее горизонтальных участках, в силу объективных (негативных) условий горизонтального бурения.2.1.3.4. However, spiral, for example, drill pipes interrupt the "sticking chain" and, as a result, provide a high degree of "sticking prevention", nevertheless, under conditions, to some extent, of good cleaning of the well in its horizontal sections, due to objective (negative) horizontal drilling conditions.
Потому что все же имеющиеся случаи прихвата спиральных бурильных труб и вышеприведенные аналитические исследования говорят о том, что в случае неудовлетворительной (некачественной) очистки даже вертикального и наклонного участка ствола скважины и выноса выбуренной породы, у спиральной бурильной трубы вышеустановленные функции «профилактики прихвата» утрачиваются (не работают), вследствие их «перегруженности» (засоренности) массой выбуренной породы.Because nevertheless, the existing cases of sticking of spiral drill pipes and the above analytical studies suggest that in the case of unsatisfactory (poor-quality) cleaning of even the vertical and inclined sections of the wellbore and removal of drill cuttings, the above-mentioned functions of “stick prevention” are lost for a spiral drill pipe ( do not work), due to their "congestion" (contamination) by the mass of cuttings.
2.1.3.5. В результате проведенных выше аналитических исследований выявлены и сформулированы объективно существующие проблемы в технологии и технике горизонтального бурения: отсутствие средств (способов, устройств) по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.2.1.3.5. As a result of the above analytical studies, objectively existing problems in the technology and technique of horizontal drilling were identified and formulated: the lack of tools (methods, devices) for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections.
Сформулируем общую техническую задачу по решению проблемы в области технологии и техники бурения горизонтальных участков ствола скважины:Let us formulate a general technical problem for solving a problem in the field of technology and technology for drilling horizontal sections of a wellbore:
Необходимо разработать конструкцию бурильной трубы для осуществления «Способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков» (более подробно см. в разделе 2.3. «Выбор «прототипа».It is necessary to develop the design of the drill pipe to implement the "Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections" (for more details, see section 2.3. "Selecting a" prototype ".
На примере исследования спиральной, например, бурильной трубы выявили, что в условиях вертикального бурения, то есть в условиях удовлетворительной очистки ствола скважины, в режиме рабочего процесса, она удовлетворительно справляется с проблемой прихватов, на уровне их профилактики.On the example of a study of a spiral, for example, drill pipe, it was found that in conditions of vertical drilling, that is, in conditions of satisfactory cleaning of the wellbore, in the working process mode, it satisfactorily copes with the problem of sticking at the level of their prevention.
2.1.3.6. В ходе исследований выявлено также, что у вращающейся в составе колонны - бурильной трубы, вообще - идеальные потенциальные функции активатора шлама, ее частиц в составе потока промывочной жидкости, в условиях бурения горизонтальных участков ствола скважины, при соответствующих конструктивных изменениях бурильной трубы.2.1.3.6. The studies also revealed that the rotating drill pipe as a part of the string, in general, has ideal potential functions of the sludge activator, its particles in the flushing fluid flow, while drilling horizontal sections of the wellbore, with corresponding structural changes of the drill pipe.
Если наружную поверхность бурильной трубы выполнить, например, винтовой, путем ее снабжения «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве», то такие бурильные трубы на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины в составе колонны будут выполнять дополнительно функции винтового активатора потока промывочной жидкости в затрубном пространстве. Следовательно, такая бурильная труба будет не только непрерывно перемещать выбуренную породу (в форме шлама), стремящуюся к выпадению из состава потока промывочной жидкости в затрубном пространстве и осаждению на нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины, но и тем самым осуществлять качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.If the outer surface of the drill pipe is, for example, screwed by supplying it with “activators of the helical movement of the flushing fluid flow in the annulus”, then such drill pipes along the entire length of the horizontal sections of the wellbore as part of the string will additionally perform the functions of a screw activator of the flushing fluid flow in annulus. Therefore, such a drill pipe will not only continuously move drill cuttings (in the form of sludge), which tends to fall out of the flushing fluid stream in the annulus and deposit on the lower wall of the horizontal section of the wellbore, but also to carry out high-quality and effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections.
В результате снабжения бурильной трубы «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» будут обеспечены условия для профилактики выпадения шлама, осаждения и отложения выбуренной породы, путем непрерывной ее активации, перемещения самой вращающейся бурильной трубой - в активную зону потока промывочной жидкости, для его (шлама) последующего выноса.As a result of supplying the drill pipe with “activators of helical movement of the flushing fluid flow in the annulus”, conditions will be provided for preventing sludge precipitation, sedimentation and deposition of drill cuttings by continuously activating it, moving the rotating drill pipe itself into the active zone of the flushing fluid flow, for it (sludge) subsequent removal.
Как следствие обеспечения условий для профилактики выпадения шлама, последующего осаждения и отложения (накопления) выбуренной породы на горизонтальных участках ствола скважины, на научном, то есть на причинно-следственном уровне решена техническая задача по качественной и эффективной очистке горизонтальных участков ствола скважины при их бурении.As a result of providing conditions for the prevention of sludge deposition, subsequent sedimentation and deposition (accumulation) of cuttings in horizontal sections of the wellbore, at the scientific, that is, at the cause-and-effect level, the technical problem of high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore during their drilling has been solved.
В свою очередь, как следствие решения указанной технической задачи, обеспечено получение технического результата: повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины.In turn, as a result of solving the indicated technical problem, the technical result is obtained: improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore.
2.2. Уровень техники2.2. State of the art
Известен «Центробежный насос» - лопаточный насос, в котором перемещение жидкости происходит под действием центробежных сил, возникающих при вращении жидкости лопатками рабочего колеса.The well-known "Centrifugal pump" is a vane pump in which the movement of fluid occurs under the action of centrifugal forces arising from the rotation of the fluid by the blades of the impeller.
На фиг.1 (3) с.1042 представлена схема Центробежного насоса.Figure 1 (3) p.1042 presents a diagram of a centrifugal pump.
«Рабочее колесо 1 с лопатками 2, насажденное на вал 3, вращается внутри корпуса 4. Жидкость, поступающая к центру колеса по всасывающей трубе 5, вращается вместе с колесом, отбрасывается центробежной силой к периферии и выходит через нагнетательный патрубок 6. В результате воздействия лопаточного колеса на жидкость происходит увеличение энергии протекающей жидкости, характеризующейся эффективным напором насоса.“The
Преобразование сообщенной жидкости кинетической энергии в потенциальную, т.е. повышение давления жидкости за счет ее скорости, обеспечивается расширяющейся частью корпуса насоса, спирально охватывающей рабочее колесо. Обычно переход из колеса в спиральную плоскость осуществляется через расширяющийся кольцевой канал, иногда снабженный неподвижными лопатками, …» (3) с.1042.Conversion of the reported fluid of kinetic energy into potential, i.e. the increase in fluid pressure due to its speed is provided by the expanding part of the pump casing, spirally covering the impeller. Usually the transition from the wheel to the spiral plane is through an expanding annular channel, sometimes equipped with fixed blades, ... ”(3) p.1042.
По наибольшему числу сходных признаков (выделено контрастно) известный аналог (3) с.1042, фиг.1 является наиболее близким к заявляемой бурильной трубе для осуществления заявляемого Способа.According to the largest number of similar features (highlighted in contrast), the known analogue (3) of p.1042, figure 1 is the closest to the inventive drill pipe for implementing the inventive Method.
Сопоставительный анализ известного и заявляемого объектовComparative analysis of known and claimed objects
Подробное сходство известного и заявляемых объектов объясняется тем обстоятельством, что в заявляемой конструкции трубы для осуществления заявляемого способа реализован принцип работы известного «центробежного насоса» (3) с.1042.The detailed similarity between the known and the claimed objects is explained by the fact that in the claimed pipe design for the implementation of the proposed method, the principle of operation of the well-known "centrifugal pump" (3) p.1042 is implemented.
Однако критерием выбора «прототипа», в данном конкретном случае является не сходство максимального числа признаков с объектом аналога, например, известного «центробежного насоса», а возможность осуществления заявляемого «Способа очистки ствола скважины…» и решения тем самым намеченной технической задачи: Разработать «Способ по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении его горизонтальных участков» и получение, вследствие этого, технического результата: «надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины».However, the criterion for choosing a "prototype", in this particular case, is not the similarity of the maximum number of features with the object of the analogue, for example, the well-known "centrifugal pump", but the possibility of implementing the claimed "Method of cleaning the wellbore ..." and thereby solving the intended technical problem: Develop " The method for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections "and obtaining, as a result, the technical result:" reliable and efficient drilling of horizontal sections with ox well. "
Как очевидно из описания заявляемого объекта и приведенного сопоставительного анализа признаков известного и заявляемого способа, в силу его иного назначения и ограниченности его функциональных возможностей, именно для возможности осуществления заявляемого «Способа».As is obvious from the description of the claimed object and the above comparative analysis of the features of the known and claimed method, due to its other purpose and the limitations of its functionality, it is precisely for the possibility of implementing the inventive "Method".
Однако поскольку осуществление заявляемого «Способа» посредством заявляемой «бурильной трубы» по принципу работы при выполнении основного перечня операций собственно, по очистке горизонтального участка ствола скважины при ее бурении, представляет собой работу известного центробежного насоса (3) с.1042, то автор решил включить в данный раздел его описание, для более правильного (лучшего) понимания сущности заявляемой группы изобретений, их причинно-следственного обоснования.However, since the implementation of the inventive “Method” by the inventive “drill pipe” according to the principle of operation when performing the main list of operations, actually, to clean the horizontal section of the wellbore while drilling it, is the work of a well-known centrifugal pump (3) p.1042, the author decided to include in this section, its description, for a more correct (better) understanding of the essence of the claimed group of inventions, their cause and effect substantiation.
Известна «Бурильная труба» (варианты) по патенту РФ №2260665, относящаяся к области буровой техники, могущая использоваться в компоновке нижней части бурильной колонны, предназначенной для снижения искривления скважины, буримой в анизотропных горных породах.Known "Drill pipe" (options) according to the patent of Russian Federation No. 2260665, related to the field of drilling equipment, which can be used in the layout of the lower part of the drill string, designed to reduce the curvature of the borehole, drilled in anisotropic rocks.
Бурильная труба содержит металлический корпус, выполненный с поперечным сечением в форме кольца с двумя диаметрально удаленными сегментами, с образованием плоских продольных участков наружной поверхности трубы, по первому варианту выполнен с более высоким значением модуля упругости, чем модуль упругости металла корпуса трубы за счет его пластического деформирования.The drill pipe contains a metal casing made with a cross-section in the form of a ring with two diametrically remote segments, with the formation of flat longitudinal sections of the outer surface of the pipe, according to the first embodiment, it is made with a higher modulus of elasticity than the elastic modulus of the metal of the pipe casing due to its plastic deformation .
Как установлено в результате анализа в разделе 2.1. «Существующего положения проблемы», эффективный «прерыватель цепи прихвата» в условиях бурения горизонтальных участков ствола скважины должен совмещать одновременно выполнение двух функций:As established by the analysis in section 2.1. "The existing situation of the problem", an effective "breaker of the sticking chain" in the conditions of drilling horizontal sections of the wellbore should combine the simultaneous performance of two functions:
- прерывания «цепи прихвата, с каждой 1/3 оборота бурильной трубы;- interruption of the “sticking chain, with every 1/3 of the revolution of the drill pipe;
- профилактики выпадения шлама, путем активации с нижней стенки горизонтального участка ствола скважины массы частиц шлама (породы) - в зону активной части восходящего потока промывочной жидкости и частиц шлама в ее составе.- prevention of sludge precipitation, by activating the mass of sludge particles (rock) from the bottom wall of the horizontal section of the wellbore into the zone of the active part of the upward flow of washing liquid and sludge particles in its composition.
Из вышеуказанных функций известная «Бурильная труба» в состоянии выполнять, только в малой степени от необходимой - прерывание прихвата (в местах двух плоских сегментов). Но такое прерывание не может быть качественно и эффективно, т.к. плоские сегменты предназначены для достижения иного технического результата.Of the above functions, the well-known "Drill pipe" is able to perform, only to a small extent from the necessary - interruption of the stick (in places of two flat segments). But such an interruption cannot be qualitatively and efficiently, because flat segments are designed to achieve a different technical result.
Что же касается функции «профилактика выпадения шлама», путем активации с нижней части горизонтального участка ствола скважины стремящейся к выпадению породы, то в известной «Бурильной трубе» она не предусмотрена и, следовательно, она не может быть использована для достижения отмеченного технического результата.As for the function “prevention of sludge loss”, by activating rock falling from the lower part of the horizontal section of the wellbore, it is not provided for in the well-known “Drill pipe” and, therefore, it cannot be used to achieve the noted technical result.
Известно изобретение «Устройство для бурения горизонтальных скважин из вертикальной скважины большого диаметра», по патенту РФ №1373010 (МПК E21B 7/00).The invention is known "Device for drilling horizontal wells from a vertical well of large diameter", according to the patent of the Russian Federation No. 1373010 (
Известное изобретение относится к области горной промышленности и позволяет повысить надежность работы и увеличить производительность (бурения).The known invention relates to the field of mining and can improve reliability and increase productivity (drilling).
Известное устройство, как и заявляемое, предусмотрено для бурения горизонтальных скважин.The known device, as claimed, is provided for drilling horizontal wells.
Однако, вследствие иного назначения, конструкции, достигаемого технического результата, известное устройство не может быть использовано для достижения технического результата, достигаемое в заявляемом устройстве (и способе).However, due to another purpose, design, achieved technical result, the known device cannot be used to achieve a technical result achieved in the claimed device (and method).
Известно изобретение «Головка бурильная», по патенту РФ №2342514.The invention is known "Drill head", according to the patent of the Russian Federation No. 2342514.
Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано в качестве бурильного инструмента для проходки скважин различного назначения вращательным режуще-скалывающим разрушением породного забоя. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности бурения скважин.The invention relates to drilling equipment and can be used as a drilling tool for sinking wells for various purposes by rotational cutting-chipping destruction of the rock face. The technical result of the invention is to increase the efficiency of well drilling.
Следует отметить, что достигаемый технический результат как в известном, так и в заявляемом устройствах идентичны. Тем не менее, известное устройство предназначено для выполнения иных функций и не может быть использовано для обеспечения «прерывания цепи прихвата» (профилактики прихвата) и очистки горизонтальных участков скважины от выбуренной породы.It should be noted that the achieved technical result in both the known and the claimed devices are identical. However, the known device is designed to perform other functions and cannot be used to provide "interruption of the sticking chain" (prevention of sticking) and cleaning horizontal sections of the well from cuttings.
Из рекламных проспектов компании VAM DRILLING под товарной маркой HYDROCLEANтм, далее (5), известны(из Интернета «Виртуальная выставка»):Among the promotional brochures of VAM DRILLING company under the trademark HYDROCLEAN tm , hereinafter (5), are known (from the Internet "Virtual Exhibition"):
- конструкции бурильных труб для очистки ствола скважины (5) с.56-61;- design of drill pipes for cleaning the wellbore (5) p.56-61;
- профили гидравлической очистки на центральных высадках бурильных труб, с бурильными замками, с двойным наружным диаметром (5) с.62-70;- hydraulic cleaning profiles at the central drill pipe headings, with drill joints, with a double outer diameter (5) p.62-70;
- рабочие, эксплуатационные показатели конструкции (5) с.71-78.- working, operational design indicators (5) p. 71-78.
В источнике (5) известные конструкции продекларированы, как «новое поколение оборудования для очистки ствола скважины и управления крутящим моментом и тягой, … как выход на новый уровень технологии бурения» (5) с.78.In the source (5), well-known designs are declared as “a new generation of equipment for cleaning the wellbore and controlling torque and traction, ... as an exit to a new level of drilling technology” (5) p. 78.
Известные конструкции бурильной трубы марки HYDROCLEANтм разработаны для очистки скважин при их бурении, поэтому содержат некоторые признаки заявляемого «Способа очистки скважины при бурении ее горизонтальных участков»:Known designs of the drill pipe brand HYDROCLEAN tm designed to clean the wells when they are drilled, therefore, they contain some of the features of the claimed "Method of cleaning the well when drilling its horizontal sections":
- управление крутящим моментом и тягой, … как выход на новый уровень технологии бурения»(5) с.56;- torque and traction control, ... as an exit to a new level of drilling technology ”(5) p.56;
- уменьшение коэффициента трения на ~20-40% (5) с.71;- decrease in the coefficient of friction by ~ 20-40% (5) p. 71;
- уменьшение крутящего момента и тяги на ~40% (5) с.71;- reduction of torque and thrust by ~ 40% (5) p. 71;
(5) с.62:(5) p. 62:
- … оптимизация очистки при нормальных скоростях вращения;- ... cleaning optimization at normal speeds;
- срезающий (зачерпывающий) эффект для проникновения в отложения шлама;- cutting (scooping) effect for penetration into sludge deposits;
- … вращение сопровождается эффектом Вентури, что так же поднимает частицы шлама;- ... rotation is accompanied by a Venturi effect, which also raises sludge particles;
- центробежная сила перемещает частицы шлама в область перемещающегося с большей скорости потока;- centrifugal force moves the particles of the sludge in the area moving with a higher flow rate;
(5) с.66-67(5) p. 66-67
Основные функции очистки ствола скважины (ее горизонтальных участков):The main functions of cleaning the wellbore (its horizontal sections):
1. Зачерпывание максимального объема отложений на стороне низкого давления скважины (с зоны осаждения шлама).1. Scooping the maximum volume of deposits on the low pressure side of the well (from the zone of sedimentation of the sludge).
2. Рециркуляция (активация) максимального количества отложений (бурового шлама) - в активную зону восходящего потока промывочной жидкости.2. Recirculation (activation) of the maximum amount of deposits (drill cuttings) - in the active zone of the upward flow of flushing fluid.
3. Обеспечивать достаточную энергию для перемещения отложений в верхний уровень горизонтального участка скважины, где частицы не могут откладываться.3. Provide sufficient energy to move deposits to the upper level of the horizontal section of the well where particles cannot be deposited.
4. «Эффект зачерпывания» обеспечивает быстрое уменьшение отложений, а «эффект Вентури» обеспечивает дополнительную очистку… скважины.4. The “scooping effect” provides a quick reduction in deposits, and the “Venturi effect” provides additional cleaning ... of the well.
Краткий критический анализ (критика) аналога (5) с.66-67, в виде продекларированных разработчиком «Основных функций по очистке ствола скважины» (ее горизонтальных участков).A brief critical analysis (criticism) of the analogue (5) p.66-67, in the form of the “Basic functions for cleaning the wellbore” (its horizontal sections) declared by the developer.
Продекларированные в аналоге - источнике (5) признаки причинно-следственно не обоснованы и выполняют задачу «создания рекламного фона».The signs, declared in the analogue - source (5), are causally and unsubstantiated and fulfill the task of “creating an advertising background”.
Но в известной информации (5) обусловлены проблемы, связанные, преимущественно, с горизонтальным бурением.But the known information (5) gives rise to problems associated mainly with horizontal drilling.
Поэтому необходимо провести краткий анализ (критику) аналога, как совокупность признаков бурильной трубы по возможности очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.Therefore, it is necessary to conduct a brief analysis (criticism) of the analogue, as a set of features of the drill pipe for the possibility of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections.
Как обосновано выше, в разделе 2.1. «Существующее положение проблемы…», проблема обусловлена изменившимися (негативно) условиями горизонтального бурения: выпадение шлама и последующее оседание и отложение ее частиц (выбуренной породы) на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины.As justified above, in section 2.1. “The current situation of the problem ...”, the problem is due to the changed (negative) conditions of horizontal drilling: the loss of sludge and subsequent subsidence and deposition of its particles (cuttings) on the lower wall of the horizontal section of the wellbore.
Известные способы и средства по очистке ствола скважины не работают или некачественны, малоэффективны. Следствием чего является: ненадежное и неэффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.Known methods and means for cleaning a wellbore do not work or are of poor quality, ineffective. The consequence of this is: unreliable and inefficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
Поэтому качественное, позитивное изменение создавшихся негативных условий горизонтального бурения обеспечит: техническое решение по разработке средств (способа и устройства) по очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, путем профилактики выпадения шлама.Therefore, a qualitative, positive change in the created negative conditions for horizontal drilling will provide: a technical solution for the development of tools (method and device) for cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections, by preventing the loss of sludge.
Как очевидно из источника (5) с.62, работу по очистке горизонтального участка ствола скважины осуществляет, собственно, «профиль HCZ» гидравлической очистки на центральных высадках трубы конструкции HYDROCLEANтм.As apparent from the source (5) p.62, the work of cleaning the horizontal section of the wellbore carries, in fact, "profile HCZ» hydroblasting landings on the central tube construction HYDROCLEAN tm.
«Профиль HCZ» в общей протяженности трубы бурильной «HYDROCLEANтм» представляет собой только ее малую часть - сегмент в форме указанного профиля.“HCZ profile” in the total length of the drill pipe “HYDROCLEAN tm ” represents only its small part - a segment in the form of the specified profile.
Тем не менее, рекомендуемая «норма» применения указанной бурильной трубы со стандартными бурильными трубами, как 1/3, то есть одна с профилем HCZ - через каждые три стандартные соединения (5) с.73. Это значит, что после длительного по времени работы и проходки ствола скважины (длина трех труб) засорения, его очистка осуществляется ограниченным по длине (и времени) сегментом четвертой трубы с профилем HCZ.Nevertheless, the recommended “norm” for the use of the specified drill pipe with standard drill pipes is 1/3, that is, one with the HCZ profile - every three standard connections (5) p.73. This means that after a long time of operation and sinking of the wellbore (length of three pipes) of blockage, its cleaning is carried out by a segment of the fourth pipe with a HCZ profile limited in length (and time).
В разделе 4 заявляемого «Способа очистки…» обосновано, что единственно качественным и эффективным способом очистки горизонтального участка ствола скважины является «Способ», обеспечивающий очистку на уровне профилактики выпадения шлама в осадок. Для этого необходимо активировать промывочную жидкость одновременно и постоянно, на протяжении всего затрубного пространства всей колонны горизонтального участка ствола скважины, а не на протяжении ограниченного по длине, например, профиля HCZ, только каждой четвертой трубы.
То есть это значит, что вся колонна горизонтального участка ствола скважины работает (вращается) в состоянии постоянной засоренности ((5) с.67) ее затрубного пространства (со стороны нижней стенки ствола скважины), в состоянии постоянных перезатрат энергии на преодоление сил трения в существующих условиях некачественной очистки ствола скважины, а, следовательно, ненадежно и неэффективно.That is, this means that the entire column of the horizontal section of the wellbore works (rotates) in a state of constant clogging ((5) p. 67) of its annulus (from the side of the lower wall of the wellbore), in a state of constant energy overload to overcome friction in existing conditions of poor-quality cleaning of the wellbore, and, therefore, unreliable and inefficient.
Из анализа и обзора известного аналога очевидно, что средство по очистке горизонтальных участков ствола скважины конструкции HYDROCLEANтм (5) с.67 не справляются с решением задачи по их очистке, на уровне профилактики выпадения шлама, то есть по обеспечению их качественной и эффективной очистке. Следовательно, вследствие выпадения шлама, причинно-следственно известная конструкция, см. (5) с.67 допускает оседание и отложение частиц шлама - выбуренной породы на нижней стенке горизонтального участка ствола скважины, а значит, приводит к необходимости постоянной ее очистки.From an analysis and a review of the known analog evident that the means for cleaning the wellbore design HYDROCLEAN tm horizontal sections (5) p.67 not cope with the solution for their cleaning, at the slurry loss prevention, i.e. to ensure their quality and effective cleaning. Therefore, due to the loss of sludge, the causally known design, see (5) p. 67, allows the sedimentation and deposition of particles of sludge - drill cuttings on the lower wall of the horizontal section of the wellbore, which means that it requires constant cleaning.
Все изложенные выше недостатки известного аналога не позволяют вести качественную и эффективную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, а следовательно, исключает возможность достижения намеченного технического результата: надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.All the above disadvantages of the known analogue do not allow for high-quality and effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections, and therefore, excludes the possibility of achieving the intended technical result: reliable and efficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
Известна утяжеленная бурильная труба.A weighted drill pipe is known.
«… новый тип УБТ, у которой по наружной поверхности выфрезерованы (выполнены) спиральные канавки, …» (4) с.53, а также (4) с.47, рис.34а: со спиральными канавками.“... a new type of drill collar with spiral grooves milled (made) on the outer surface, ...” (4) p. 53, and also (4) p. 47, fig. 34a: with spiral grooves.
В разделе 2.1. «Существующее положение проблемы» - описания заявляемого изобретения обосновано, что данный тип утяжеленных бурильных труб не может быть использован для осуществления способа, в силу объективных условий горизонтального бурения, а приведен в описании лишь как дальний аналог, имеющий общие признаки с «прототипом» и с заявляемой трубой («по наружной поверхности выполнены спиральные канавки») (4) с.53.Section 2.1. "The current situation of the problem" - the description of the claimed invention it is justified that this type of weighted drill pipe cannot be used to implement the method, due to the objective conditions of horizontal drilling, and is given in the description only as a distant analogue having common features with the "prototype" and by the claimed pipe (“spiral grooves are made on the outer surface”) (4) p. 53.
Известна спиральная бурильная труба.Known spiral drill pipe.
«Спиральные бурильные трубы, так же как и утяжеленные спиральные трубы, имеют три плоских выреза, расположенных геликоидно по трубе», то есть по наружной поверхности трубы (4) с.63.“Spiral drill pipes, as well as heavier spiral pipes, have three flat cutouts located helically in the pipe,” that is, along the outer surface of the pipe (4) p.63.
«С целью уменьшения опасности прихвата и была разработана новая конструкция бурильных труб, в которой контакт тела трубы со стенками скважины значительно уменьшен, так как по всему телу трубы (до 40% поверхности) нарезаны геликоидные канавки»(4) с.64.“In order to reduce the risk of sticking, a new design of drill pipes was developed in which the contact of the pipe body with the walls of the well is significantly reduced, since helicoid grooves are cut all over the pipe body (up to 40% of the surface”) (4) p.64.
Итак, из описания, данного в источнике (4) с.63-65 выявили (выделено контрастно) существенные, по мнению заявителя, признаки известного аналога: спиральная бурильная труба включает тело бурильной трубы, наружную поверхность, геликоидную (винтовую) поверхность в виде выполненных по всему телу (в теле) трубы геликоидных, то есть винтовых (см. (3) с.205 «Геликоид») канавок, занимающих до ~40° всей наружной поверхности трубы. «Трубы имеют приваренные под давлением замки» (4) с.65.So, from the description given in the source (4) p.63-65 revealed (highlighted in contrast) the essential, according to the applicant, signs of a well-known analogue: a spiral drill pipe includes the body of the drill pipe, the outer surface, the helicoid (helical) surface in the form of throughout the whole body (in the body) of the pipe are helicoidal, that is, screw (see (3) p.205 “Helicoid”) grooves, occupying up to ~ 40 ° of the entire outer surface of the pipe. “Pipes have pressure welded locks” (4) p.65.
В ходе исследования существующего положения проблемы, в частности, ее причинно-следственного анализа, установлено (см. «Выводы»):In the course of the study of the existing situation of the problem, in particular, its causal analysis, it was established (see. "Conclusions"):
п.2.1.3.3. Следовательно, выполненные на поверхности бурильной трубы спиральные, например, канавки выполняют функцию «прерывателей прихвата» - «механизма профилактики прихвата», путем прерывания «цепи прихвата».Clause 2.1.3.3. Consequently, spiral grooves made on the surface of the drill pipe, for example, grooves act as “sticking breakers” - “sticking prevention mechanisms” by interrupting the “sticking chain”.
Именно выявленое и причинно-следственно обоснованное наличие у «спиральных бурильных труб» функций, сформулированных в п.2.1.3.3. «Выводы», позволило придти к пониманию, что:It is the identified and cause-effect reasonable existence of the “spiral drill pipe” functions formulated in clause 2.1.3.3. "Conclusions", allowed to come to the understanding that:
- «… у вращающейся в составе колонны бурильной трубы, вообще, идеальные потенциальные функции активатора шлама, ее частиц в составе потока промывочной жидкости, в условиях бурения горизонтальных участков ствола скважины, при соответствующей конструктивной доразработки бурильной трубы, описанной здесь же, в последнем абзаце п.6 «Выводов»:- “... a rotating drill pipe as a part of the string, in general, has ideal potential functions of a sludge activator, its particles in the flushing fluid stream, while drilling horizontal sections of the wellbore, with appropriate constructive development of the drill pipe described here in the last paragraph .6 "Conclusions":
- «Как следствие обеспечения условий для профилактики выпадения шлама, осаждения и отложения (накопления) выбуренной породы на горизонтальных участках ствола скважины, на научном, то есть на причинно-следственном уровне решена техническая задача по качественной и эффективной очистке горизонтальных участков ствола скважины при их бурении».- “As a result of providing conditions for the prevention of sludge loss, sedimentation and deposition (accumulation) of cuttings in horizontal sections of the wellbore, at the scientific, that is, at the causal level, the technical problem of high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore during their drilling has been solved ".
2.3. Выбор «прототипа».2.3. The choice of "prototype".
По совокупности существенных признаков, позволяющих осуществить заявляемый «Способ», наиболее близким из известных аналогов к заявляемой трубе для осуществления заявляемого способа является «спиральная бурильная труба», поэтому автор решил выбрать ее за «прототип» (4) с.63-с.65.In terms of the essential features that make it possible to carry out the claimed “Method”, the closest known analogue to the inventive pipe for implementing the inventive method is a “spiral drill pipe”, so the author decided to choose it for the “prototype” (4) p.63-p.65 .
Выбранная за «прототип» «спиральная бурильная труба» имеет недостатки.Selected for the "prototype" "spiral drill pipe" has disadvantages.
Однако прежде, чем приступить к критике «прототипа», то есть к перечислению его недостатков, необходимо охарактеризовать главную из функций в конструкции трубы-«прототипа», как установлено в результате ее исследования.However, before proceeding with criticism of the “prototype”, that is, listing its shortcomings, it is necessary to characterize the main function in the construction of the “prototype” pipe, as established by its study.
«Механизм» против прихвата - основная из функций, по эффективности «работающая» на уровне профилактики прихвата. В негативных условиях горизонтального бурения установленная функция трубы-«прототипа» - важнейшая, которой не обладают известные стандартные (и прочие) бурильные трубы, то есть с целостной наружной поверхностью, без продольной или геликоидной (винтовых) разделительных поверхностей - углублений, (канавок) в теле бурильной трубы, причем именно на протяжении всей ее длины (по всему телу трубы нарезаны геликоидные (винтовые) канавки (4) с.64), то есть винтовые поверхности, составляющие до 40° всей поверхности трубы.The “mechanism” against sticking is the main function that, in terms of effectiveness, “works” at the level of sticking prevention. In negative horizontal drilling conditions, the established function of the “prototype” pipe is the most important one, which the well-known standard (and other) drill pipes do not possess, that is, with a hollow outer surface, without longitudinal or helical (screw) dividing surfaces - recesses, (grooves) in the body of the drill pipe, and it is precisely along its entire length (the helicoid (screw) grooves (4) p. 64 are cut throughout the pipe body), that is, screw surfaces that make up to 40 ° of the entire pipe surface.
В ходе аналитических исследований условий горизонтального бурения (способов, средств), известных из уровня техники, сформулировали техническую задачу по разработке Способа, обеспечивающего качественную и эффективную очистку горизонтальных участков ствола скважины при их бурении».In the course of analytical studies of horizontal drilling conditions (methods, means), known from the prior art, the technical task was formulated to develop a Method that provides high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore during their drilling. "
В ходе разработки сформирована совокупность существенных признаков Способа.During development, a set of essential features of the Method has been formed.
Проанализируем, насколько возможно осуществление заявляемого «Способа очистки…» посредством использования трубы-«прототипа» (4) с.63-64.We analyze how possible the implementation of the proposed "Method of cleaning ..." through the use of pipes, "prototype" (4) p.63-64.
Автор ставит задачу разработки «Способа очистки…» на принципиально ином уровне, качественно превосходящем мировой: на уровне профилактики выпадения шлама (его последующего отложения, накопления и засорения устья ствола скважины, ее горизонтального участка).The author sets the task of developing a "Method of cleaning ..." at a fundamentally different level, qualitatively superior to the world: at the level of prevention of sludge loss (its subsequent deposition, accumulation and clogging of the wellbore mouth, its horizontal section).
По заявляемому «Способу очистки…» необходимо, следовательно, предложение новых функций, в процессе горизонтального бурения, а именно:According to the claimed "Method of cleaning ..." it is therefore necessary to propose new functions in the process of horizontal drilling, namely:
- очистку ствола скважины осуществлять путем профилактики выпадения шлама;- clean the wellbore by preventing sludge;
- для чего поток (восходящий) промывочной жидкости «заставить» двигаться по строго заданной траектории затрубного пространства, путем ее активации по винтовой поверхности;- why the (ascending) flow of flushing fluid is “forced” to move along a strictly defined trajectory of the annulus by activating it along a helical surface;
- в свою очередь, для осуществления подобной сложной и принципиально новой операции в процессе горизонтального бурения, необходимо:- in turn, for the implementation of such a complex and fundamentally new operation in the horizontal drilling process, it is necessary:
- использование кинетической энергии вращения всей колонны бурильных труб (для обеспечения винтовой активации шлама в составе потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, на всей протяженности горизонтальных участков ствола скважины);- the use of kinetic energy of rotation of the entire drill pipe string (to ensure helical activation of sludge in the flushing fluid flow in the annulus, over the entire length of the horizontal sections of the wellbore);
- использование действия центробежной силы (энергии) активированного по винтовой поверхности движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве.- the use of the action of centrifugal force (energy) activated on the helical surface of the movement of the flow of flushing fluid in the annulus.
Исходя из перечисленных принципиально новых операций процесса горизонтального бурения по заявляемому «Способу очистки…», для его осуществления автором ставится задача по разработке принципиально новой конструкции бурильной трубы, позволяющей осуществить заявляемый «Способ очистки…».Based on the listed fundamentally new operations of the horizontal drilling process according to the claimed "Method of cleaning ...", for its implementation, the author sets the task of developing a fundamentally new design of the drill pipe, allowing the inventive "Method of cleaning ...".
Как будет обосновано ниже, идея выбора в качестве «прототипа» известной «спиральной бурильной трубы» (4) с.63-65 в том, чтобы не только сохранить в заявляемой конструкции бурильной трубы для осуществления «Способа очистки…» заложенный в «прототипе» «механизм профилактики прихвата», чрезвычайно необходимый в условиях горизонтального бурения.As will be justified below, the idea of choosing the well-known “helical drill pipe” (4) p.63-65 as a “prototype” is not only to save the drill pipe in the inventive design for the implementation of the “Cleaning Method ...” embodied in the “prototype” "Stuck prevention mechanism", extremely necessary in horizontal drilling.
Но идея выбора в том, чтобы на базе имеющейся только у «прототипа» функции «механизма профилактики прихвата» в виде «имеющихся трех плоских вырезов, расположенных геликоидно (т.е. в виде винтовой поверхности) по наружной поверхности трубы» (4) с.63-с.65, создать дополнительные функциональные возможности, необходимые и достаточные для осуществления заявляемого «Способа очистки…».But the idea of the choice is that on the basis of the function of the “sticking prevention mechanism” available only in the “prototype” in the form of “existing three flat cutouts located helical (ie in the form of a helical surface) along the outer surface of the pipe” (4) with .63-p.65, create additional functionality necessary and sufficient for the implementation of the proposed "Method of cleaning ...".
Эти функции должны осуществляться посредством заявляемой конструкции трубы, путем:These functions should be carried out by the claimed pipe design, by:
- выполнения наружной поверхности трубы винтовой, путем ее снабжения, по меньшей мере, тремя «активаторами винтового движения промывочной жидкости в затрубном пространстве» … в виде полукруглых профилей, каждый из которых снабжен «винтовым опорным поясом» с опорным профилем, совмещаемым (равным радиусу) с опорной поверхностью нижней стенки ствола скважины.- execution of the outer surface of the screw pipe by supplying it with at least three “activators of screw movement of the flushing fluid in the annulus” ... in the form of semicircular profiles, each of which is equipped with a “screw support belt” with a support profile that is compatible (equal to the radius) with the supporting surface of the lower wall of the wellbore.
Снабжение наружной поверхности трубы, по меньшей мере, тремя «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» обеспечивает функции:The supply of the outer surface of the pipe, at least three “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus” provides the functions:
- каждый из трех «активаторов» выполняет функцию «механизма прерывания прихвата»;- each of the three “activators” performs the function of “interruption sticking mechanism”;
- выполнение наружной поверхности трубы винтовой обеспечивает наиболее оптимальную, то есть эффективную траекторию движения шлама, (в составе потока промывочной жидкости) в затрубном пространстве;- the implementation of the outer surface of the screw pipe provides the most optimal, that is, an effective trajectory of the sludge, (as part of the flow of flushing fluid) in the annulus;
- что, в свою очередь, обеспечивает наиболее эффективные гидродинамические условия в затрубном пространстве взвешенного состояния шлама, то есть условия для наиболее устойчивого состояния профилактики выпадения шлама и, как следствие, обеспечивает наиболее эффективную и качественную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.- which, in turn, provides the most effective hydrodynamic conditions in the annulus of the suspended state of the sludge, that is, the conditions for the most stable state of prevention of sludge precipitation and, as a result, provides the most effective and high-quality cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections.
Очевидно, что выбранная в качестве «прототипа» известная «Спиральная бурильная труба» (4) с.63-с.65 не может быть использована для осуществления заявляемого «Способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков», в силу функциональной ограниченности трубы-«прототипа».It is obvious that the well-known “Spiral Drill Pipe” (4) p.63-p.65, selected as a “prototype”, cannot be used to implement the claimed “Method for cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections”, due to the functional limitation of the pipe - "Prototype".
Техническая задача разработки конструкции бурильной трубы для осуществления «Способа по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков»: расширение функциональных возможностей «спиральной бурильной трубы» (4) с.63-65, выбранной за «прототип».The technical task of developing the design of the drill pipe to implement the "Method for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections": expanding the functionality of the "spiral drill pipe" (4) p.63-65, selected for the "prototype".
2.4. Раскрытие изобретения (по п.2 формулы изобретения)2.4. Disclosure of the invention (according to claim 2)
2.4.1. «… Наружная поверхность трубы выполнена винтовой, …»2.4.1. "... The outer surface of the pipe is made screw, ..."
В результате проведенных аналитических исследований по проблеме качественной и эффективной очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков («Способ очистки…») автором установлено (см. подраздел «Выводы»):As a result of the analytical studies on the problem of high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections ("Method of cleaning ..."), the author established (see subsection "Conclusions"):
Траектория движения шлама (его частиц) в затрубном (цилиндрическом) пространстве ствола скважины, при бурении ее горизонтальных участков, представляет собой (в цикле полуоборота - сверху-вниз) пространственную спиральную кривую, выполненную на поверхности круглого цилиндра (поверхности бурильной трубы) -«цилиндрическая винтовая линия» (6) с.149.The trajectory of the sludge (its particles) in the annular (cylindrical) space of the wellbore, when drilling its horizontal sections, is (in a half-turn cycle - from top to bottom) a spatial spiral curve made on the surface of a round cylinder (surface of a drill pipe) - "cylindrical helix line ”(6) p.149.
Тогда поверхность каждой из труб бурильной колонны, посредством которой должна осуществляться траектория движения шлама (его частиц), через поток промывочной жидкости в затрубном (цилиндрическом) пространстве, путем ее активации, при бурении ее горизонтальных участков, должна соответствовать «… Винтовой поверхности, описываемой кривой-образующей, равномерно вращающейся вокруг некоторой оси и одновременно совершающей равномерное поступательное движение вдоль этой оси» (6) с.149.Then the surface of each pipe of the drill string, through which the trajectory of the sludge (its particles) should be carried out, through the flow of flushing fluid in the annular (cylindrical) space, by activating it, while drilling its horizontal sections, should correspond to "... the screw surface described by the curve -formative, uniformly rotating around a certain axis and at the same time making uniform translational motion along this axis ”(6) p.149.
Следовательно, признак по п.2.4.1. причинно-следственно обусловлен с получаемым техническим результатом: «повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».Therefore, the sign according to clause 2.4.1. causally caused by the obtained technical result: "improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore".
2.4.2. «… путем ее снабжения, по меньшей мере, тремя «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, …».2.4.2. "... by supplying it with at least three" activators of helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus, ... ".
В ходе исследований по проблеме разработки средств по осуществлению «Способа очистки…» автором установлено также (см. подраздел 2.1.3. «Выводы»), … что у вращающейся в составе колонны - бурильной трубы, вообще - идеальные потенциальные функции активатора шлама, ее частиц в составе потока промывочной жидкости, в условиях бурения горизонтальных участков ствола скважины, при соответствующих конструктивных изменениях бурильной трубы».In the course of research on the problem of developing tools for the implementation of the “Cleaning Method ...” the author also established (see Subsection 2.1.3. “Conclusions”) that ... a drill pipe rotating as a part of the string generally has ideal potential functions of a sludge activator, its particles in the flushing fluid flow, while drilling horizontal sections of the wellbore, with appropriate structural changes in the drill pipe. "
То есть если наружную поверхность бурильной трубы выполнить винтовой, путем ее снабжения:That is, if the outer surface of the drill pipe is helical, by supplying it:
«активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве», то такие бурильные трубы на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины в составе колонны будут выполнять дополнительно функции «активатора винтового потока промывочной жидкости в затрубном пространстве».“Activators of the screw movement of the flushing fluid flow in the annulus”, such drill pipes along the entire length of the horizontal sections of the wellbore as part of the string will additionally perform the functions of “activator of the spiral flow of flushing fluid in the annulus”.
Следовательно, такая бурильная труба будет не только непрерывно перемещать выбуренную породу в форме шлама (в составе потока промывочной жидкости), стремящегося к выпадению и осаждению на нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины, но и тем самым осуществлять качественную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.Therefore, such a drill pipe will not only continuously move drill cuttings in the form of sludge (as part of the flushing fluid flow), which tends to fall out and deposit on the lower wall of the horizontal section of the wellbore, but also thereby ensure high-quality cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections .
В результате снабжения бурильной трубы «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» обеспечены условия для профилактики выпадения шлама, осаждения и отложения выбуренной породы, путем непрерывной ее активации, перемещения самой вращающейся бурильной трубой - в активированную зону потока промывочной жидкости, для его (шлама) последующего выноса.As a result of supplying the drill pipe with “activators of helical movement of the flushing fluid flow in the annulus”, conditions are provided for preventing the loss of sludge, sedimentation and deposition of drill cuttings, by continuously activating it, moving the rotating drill pipe itself into the activated zone of the flushing fluid flow, for it ( sludge) subsequent removal.
Минимальное число - трех «активаторов…» определена конструкцией принятой за «прототип» спиральной бурильной трубы (4) с.63-65, как достаточного и необходимого для обеспечения удовлетворительного результата степени прихвата («цепи прихвата»).The minimum number of three “activators ...” is determined by the design of the helical drill pipe adopted for the “prototype” (4) p.63-65, as sufficient and necessary to ensure a satisfactory result of the degree of sticking (“sticking chain”).
Большее количество, например, до 4-х - 6-и «активаторов…» обусловлено универсальностью заявляемой группы изобретений, то есть обусловлено потенциально большим диапазоном типоразмеров применяемых бурильных труб;A larger number, for example, up to 4-6 “activators ...” is due to the universality of the claimed group of inventions, that is, due to the potentially large range of sizes of drill pipes used;
При бурении трубой кратно большего диаметра, с соответственно, меньшей угловой скоростью необходимая интенсивность, то есть эффективность активации шлама в составе потока промывочной жидкости в затрубном пространстве компенсируется пропорциональным увеличением количества «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» (см. например (4) с.47, рис.34 «б», «в» - функционально (ограниченно) востребованные, как противоприхватные механизмы).When drilling a pipe with a multiple of a larger diameter, with a correspondingly lower angular velocity, the required intensity, that is, the efficiency of activation of the sludge in the washing fluid flow in the annulus is compensated by a proportional increase in the number of “activators of the screw movement of the washing fluid flow in the annulus” (see, e.g., (4 ) p.47, fig. 34 “b”, “c” - functionally (limitedly) demanded as anti-seizing mechanisms).
Как следствие обеспечения условий для профилактики выпадения шлама, последующего осаждения и отложения (накопления) выбуренной породы на горизонтальных участках ствола скважины, на научном, то есть на причинно-следственном уровне решена техническая задача по качественной и эффективной очистке горизонтальных участков ствола скважины при их бурении.As a result of providing conditions for the prevention of sludge deposition, subsequent sedimentation and deposition (accumulation) of cuttings in horizontal sections of the wellbore, at the scientific, that is, at the cause-and-effect level, the technical problem of high-quality and effective cleaning of horizontal sections of the wellbore during their drilling has been solved.
В свою очередь, как следствие решения указанной технической задачи, обеспечено получение технического результата: повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины.In turn, as a result of solving the indicated technical problem, the technical result is obtained: improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore.
2.4.3. «… технологически выполненными заодно с ее телом, в виде расположенных с одинаковыми угловыми интервалами по ее наружной поверхности, …».2.4.3. “... technologically accomplished at the same time as her body, in the form of those located at equal angular intervals along her outer surface, ...”
Снабжение бурильной трубы, по меньшей мере, тремя «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» позволило расширить функциональные возможности трубы до широкого диапазона выполняемых операций по качественной и эффективной очистке ствола скважины, на уровне профилактики выпадения шлама, то есть, осуществлять заявляемый «Способ…».The supply of the drill pipe with at least three “activators of helical movement of the flushing fluid flow in the annulus” made it possible to expand the functionality of the pipe to a wide range of operations for high-quality and effective cleaning of the wellbore, at the level of prevention of sludge loss, that is, implement the claimed “ The way ... ".
Очевидно, что выполнение наружной поверхности трубы винтовой основано на трех «активаторах винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве», формирующих винтовую поверхность и прочие элементы, отраженные в п.2 формулы изобретения.Obviously, the execution of the outer surface of the screw pipe is based on three “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus” forming a screw surface and other elements reflected in
То есть «активаторы…», выполненные на поверхности трубы - основополагающие и важнейшие элементы, влияющие на выполнение технической задачи и, как следствие, на достижение технического результата: «надежное и эффективное бурение».That is, “activators ...” made on the surface of the pipe are the fundamental and most important elements that influence the fulfillment of the technical task and, as a result, the achievement of the technical result: “reliable and efficient drilling”.
Поэтому основополагающие и важнейшие элементы заявляемой трубы - «активаторы…» технологически, то есть в процессе их производства, выполнены заодно с телом трубы», то есть цельнокатонными, (а не сварными, например), обеспечивающими надежное, а, следовательно, и эффективное бурение: например, устойчивость к крутящему моменту, исключение усталостных трещин, разрывов, аварий и т.д.Therefore, the fundamental and most important elements of the claimed pipe - “activators ...” technologically, that is, in the process of their production, are made at the same time as the pipe body ”, that is, all-catone (and not welded, for example), providing reliable and, therefore, effective drilling : for example, resistance to torque, elimination of fatigue cracks, breaks, accidents, etc.
В выполненной по наружной поверхности «винтовой активации потока промывочной жидкости» осуществляется за счет взаимодействия двух ее элементов:In the "screw activation of the flow of washing liquid" made on the outer surface, it is carried out due to the interaction of its two elements:
- «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» (по впадинам между образующими винтовую поверхность - тремя «активаторами…» трубы), «… посредством энергии вращающейся трубы…» (см. п.1. формулы);- “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus” (along the hollows between the helical surfaces forming the three “activators ...” of the pipe), “... through the energy of the rotating pipe ...” (see
Подобное выполнение необходимо для осуществления очистки ствола скважины путем профилактики выпадения шлама: «… для чего в процессе бурения движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве создают путем его «винтовой активации…» (см. п.1. формулы).A similar implementation is necessary to carry out cleaning of the wellbore by preventing sludge from falling out: “... why, during drilling, the flow of flushing fluid in the annulus is created by its“ screw activation ... ”(see
В разделе «Выбор прототипа» установлено: выполнение наружной поверхности винтовой обеспечивает, в том числе: наиболее оптимальную, то есть эффективную траекторию движения шлама (в составе промывочной жидкости) по винтовым впадинам в затрубном пространстве.In the section "Selection of the prototype" it is established: the implementation of the outer surface of the screw provides, including: the most optimal, that is, the effective trajectory of the sludge (as part of the flushing fluid) along the screw depressions in the annulus.
Действительно, совершая винтовое движение по винтовым впадинам, вокруг трубы, шлам, его частицы в составе промывочной жидкости даже не преодолевают силы трения между винтовой поверхностью трубы и, собственно, потоком промывочной жидкости: шлам перемещается по винтовой поверхности трубы (то есть в винтовых впадинах трубы), то есть относительно винтовой поверхности, в принципе, не перемещается, что подтверждается на примере аналогичного механизма и совершаемых движений: «… в котором подача жидкости совершается по перемещающимся лопастям винтовых впадин…» (3) с.149 «Винтовой насос».Indeed, making screw movement along screw cavities around a pipe, the sludge, its particles in the washing liquid do not even overcome the friction forces between the screw surface of the pipe and, in fact, the flow of washing liquid: the sludge moves along the screw surface of the pipe (i.e. in the screw hollows of the pipe ), that is, with respect to the helical surface, in principle, it does not move, which is confirmed by the example of a similar mechanism and the movements made: “... in which the fluid is supplied through moving blades screw cavities ... ”(3) p.149“ Screw pump ”.
2.4.4. «… в поперечном сечении в форме полукруглых профилей…».2.4.4. “... in cross section in the form of semicircular profiles ...”
Изначально техническая задача разработки и создания трубы: осуществление заявляемого изобретения «Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков», для осуществления совокупности операций (движений), включенных в п.1 формулы изобретений.Initially, the technical task of designing and creating a pipe: the implementation of the claimed invention “A method for cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections”, for the implementation of the set of operations (movements) included in
То есть часть признаков п.2 формулы - подпункта 2.4.4. причинно-следственно связаны с достигаемым изобретением техническим результатом.That is, part of the characteristics of
Исходя из выше сформулированного в подпункте 2.4.4. признака, выполнение «активаторов…» «… в поперечном сечении в форме полукруглых профилей…» обусловлено обеспечением обтекаемости поверхности активаторов при синхронном воздействии (активации) винтовой поверхности трубы на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины (условие обеспечения профилактики выпадения шлама):Based on the above stated in subparagraph 2.4.4. feature, the implementation of the "activators ..." "... in the cross section in the form of semicircular profiles ..." is due to the streamlining of the surface of the activators with simultaneous exposure (activation) of the screw surface of the pipe throughout the horizontal sections of the wellbore (condition for the prevention of sludge):
- как с массой промывочной жидкости на всем его протяжении;- as with the mass of flushing fluid along its entire length;
- так и при трении винтовой поверхности активаторов «… в поперечном сечении в форме полукруглых профилей…» - о нижнюю (опорную) поверхность ствола скважины так же синхронно, на всем протяжении горизонтальных участков ствола скважины.- and during friction of the helical surface of the activators "... in cross section in the form of semicircular profiles ..." - on the lower (supporting) surface of the wellbore as synchronously, throughout the horizontal sections of the wellbore.
Подобное исполнение активаторов обтекаемой формы обусловлено со значительным снижением крутящего момента, передаваемого с контактной - опорной поверхности всей цепи - колонны бурильных труб - на редуктор, что, в свою очередь, причинно-следственно связано с достигаемым техническим результатом: «повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».Such a design of streamlined activators is due to a significant reduction in the torque transmitted from the contact - bearing surface of the entire chain - drill pipe string - to the gearbox, which, in turn, is causally related to the achieved technical result: "improving the reliability and efficiency of horizontal drilling sections of the wellbore. "
2.4.5. «… каждый из которых при вершине выполнен в виде «винтового опорного пояса» с опорным профилем, совмещаемым с профилем нижней стенки горизонтальных участков ствола скважины…»2.4.5. "... each of which at the apex is made in the form of a" helical support belt "with a support profile that is compatible with the profile of the lower wall of horizontal sections of the wellbore ..."
Винтовую поверхность трубы формируют три образующих (условно) - «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости», винтовые линии каждой из которых (условно) - их ось симметрии - кривая, располагающаяся на наружной поверхности трубы - цилиндрическая винтовая линия, пересекающая соответствующую образующую (не все образующие: так как винтовая поверхность в заявляемой трубе - многозаходная и у каждой образующей (активатора) - своя винтовая линия) под одним и тем же углом (4) с.149 «Винтовая линия».The helical surface of the pipe is formed by three generators (conditionally) - “activators of the helical movement of the washing fluid flow”, the helical lines of each of them (conditionally) - their axis of symmetry - a curve located on the outer surface of the pipe - a cylindrical helix intersecting the corresponding generatrix (not all generators: since the helical surface in the inventive pipe is multi-starting and each generatrix (activator) has its own helix) at the same angle (4) p.149 “Helix”.
Термин «винтовой опорный пояс», следовательно, обусловлен двумя выполняемыми функциями винтовой поверхности: по форме (спирали) и опоры (веса трубы).The term "screw support belt", therefore, is due to two functions of the screw surface: in shape (spiral) and support (weight of the pipe).
Параметры винтовой поверхности:Screw surface parameters:
- угол подъема альфа (d) винтовой линии (~60°);- angle of elevation alpha (d) of the helix (~ 60 °);
- шаг винтовой линии (~900 мм, при наружном диаметре трубы 89 мм) (4) с.50, Таблица 12);- pitch of the helix (~ 900 mm, with an outer diameter of the pipe 89 mm) (4) p.50, Table 12);
- при длине (L) трубы ~9000 мм, каждый из трех активаторов с соответствующей винтовой линией охватит трубу ~ девять раз. То есть, применяя образное выражение, каждый из трех активаторов будет выглядеть на наружной поверхности трубы - в форме «пояса» с ~ девятью витками «… в виде расположенных между собой с одинаковыми угловыми интервалами (см. п.2 формулы) по ее наружной поверхности…» (интервал в 120°) следовательно, линейный интервал (ширина винтовой впадины движение потока промывочной жидкости) составляет ~90 мм (ПД:3).- with the length (L) of the pipe ~ 9000 mm, each of the three activators with the corresponding helix will cover the pipe ~ nine times. That is, using a figurative expression, each of the three activators will look on the outer surface of the pipe - in the form of a "belt" with ~ nine turns "... in the form located between each other with the same angular intervals (see
Исходя из описанной конструкции, контакт наружной поверхности заявляемой трубы в процессе очистки… скважины при ее бурении, с опорной поверхностью - нижней стенкой ствола скважины исключен на 100%.Based on the described design, the contact of the outer surface of the inventive pipe in the process of cleaning ... the well during its drilling, with the supporting surface - the bottom wall of the wellbore is 100% excluded.
Нагрузку от веса трубы и от силы трения с контактной опорной поверхностью - нижней стенкой ствола скважины в процессе очистки ствола скважины при ее бурении несет опорный профиль «винтового опорного пояса».The load from the weight of the pipe and from the frictional force with the contact abutment surface — the bottom wall of the wellbore during the cleaning of the wellbore while drilling it carries the support profile of the “screw support belt”.
В разделе 2.3. «Выбор прототипа» автором заявляемого объекта «Труба для осуществления способа» установлено:Section 2.3. "The choice of the prototype" by the author of the proposed object "Pipe for the implementation of the method" established:
«Исходя из перечисленных принципиально новых операций процесса горизонтального бурения по заявляемому «Способу очистки…», для его осуществления автором ставится техническая задача по разработке принципиально новой конструкции бурильной трубы, позволяющей осуществить заявляемый «Способ очистки…», а именно:“Based on the listed fundamentally new operations of the horizontal drilling process according to the claimed“ Method of cleaning ... ”, for its implementation the author sets the technical task of developing a fundamentally new design of the drill pipe that allows the inventive“ Method of cleaning ... ", namely:
«Расширение функциональных возможностей «спиральной бурильной трубы» (4) с.63-64, выбранной за «прототип».“Extension of the functionality of the“ spiral drill pipe ”(4) p.63-64, selected for the“ prototype ”.
В процессе очистки… при бурении…, то есть в процессе вращения, труба своим весом и, соответственно, трением воздействует на опорную поверхность - нижнюю стенку ствола скважины, через соответствующий профиль соответствующего «винтового опорного пояса».During the cleaning process ... during drilling ..., that is, during rotation, the pipe, by its weight and, accordingly, by friction, acts on the supporting surface - the lower wall of the wellbore, through the corresponding profile of the corresponding "screw support belt".
При угловом интервале в 120° и линейном интервале ~90 мм (ширина впадины винтового движения), каждый интервал винтовой поверхности в один шаг(~900 мм) заявляемой трубы, например, диаметром 89 мм, своим весом ~23,7 кг. (см. выше - «Расчет веса заявляемой трубы) воздействует через три опорные профили соответствующих трех «винтовых опорных поясов» на опорную поверхность - нижнюю стенку ствола скважины, в ходе вращения. Поэтому и сила давления веса трубы и сила трения, оказываемые на нижнюю стенку ствола скважины дифференцируются; кинетический момент обратно пропорционален угловой скорости вращения бурильной трубы (по мнению автора) (2) том 2 с.829 «Момент количества движения».With an angular interval of 120 ° and a linear interval of ~ 90 mm (the width of the depression of the helical movement), each interval of the helical surface is one step (~ 900 mm) of the claimed pipe, for example, with a diameter of 89 mm, with a weight of ~ 23.7 kg. (see above - "Calculation of the weight of the claimed pipe) acts through three support profiles of the corresponding three" screw support belts "on the support surface - the bottom wall of the wellbore, during rotation. Therefore, the pressure force of the pipe weight and the friction force exerted on the lower wall of the wellbore are differentiated; kinetic moment is inversely proportional to the angular velocity of rotation of the drill pipe (according to the author) (2)
При угловой скорости, например, 120 об./мин., каждый из трех опорных профилей соответствующих трех «винтовых опорных поясов» совершит осевое перемещение (относительное) по опорной поверхности - нижней стенке ствола скважины с соответствующим интервалом в ~1000 мм - один шаг, за пол - секунды. Следовательно, за один оборот целой трубы ~9000 мм ~ девять шагов (9000 мм: 1000 мм) суммарное по длине осевое перемещение опорных профилей, в количестве (3 профиля × 9 шагов) по опорной поверхности - нижней стенке ствола скважины составит 9 м за пол - секунды.At an angular speed of, for example, 120 rpm, each of the three support profiles of the corresponding three “screw support belts” will perform axial movement (relative) along the support surface — the bottom wall of the wellbore with a corresponding interval of ~ 1000 mm — one step, in half a second. Consequently, for one revolution of the whole pipe ~ 9000 mm ~ nine steps (9000 mm: 1000 mm), the total axial length of the support profiles in length, in number (3 profiles × 9 steps) along the supporting surface - the bottom wall of the wellbore, will be 9 m per floor - seconds.
Какие выводы следуют из сравнительного анализа с соответствующим известным аналогом?What conclusions follow from a comparative analysis with the corresponding well-known analogue?
Если сравнить аналогичное решение по функционированию опорной поверхности бурильной трубы, например, «опорного профиля (кольцевого)», известного из современного уровня техники (5) с.61 «профиль гидравлической опоры HBZ», то его совокупная опорная площадь при аналогичных параметрах трубы, например:If we compare a similar solution for the functioning of the support surface of a drill pipe, for example, a “support profile (annular)”, known from the state of the art (5) p.61 “HBZ hydraulic support profile”, then its total support area with similar pipe parameters, for example :
Диаметр наружный ~100 мм, ширина двух опорных профилей (кольцевых) ~50 мм, то совокупная площадь составит на одну трубу:The outer diameter is ~ 100 mm, the width of two supporting profiles (ring) is ~ 50 mm, then the total area will be per pipe:
У аналога: 314 см2 (3,14 × 10 см × 5 см × 2);Analogue: 314 cm 2 (3.14 × 10 cm × 5 cm × 2);
У заявляемой трубы: 4050 см2 (900 см. × 1,5 см + 13500 см × 3).The claimed pipe: 4050 cm 2 (900 cm. × 1.5 cm + 13500 cm × 3).
Вывод: у заявляемой бурильной трубы совокупная площадь опорного профиля винтового опорного пояса больше совокупной площади «профиля гидравлической опоры HBZ: в ~12,8 раз (4050 см2: 314 см2).Conclusion: the inventive drill pipe the total area of the support profile of the helical support belt is larger than the total area of the "profile of the hydraulic support HBZ: ~ 12.8 times (4050 cm 2 : 314 cm 2 ).
При этом единовременно (одномоментно) в заявляемой трубе в работу вовлечены (непосредственно контактируют с опорной поверхностью ствола скважины) только ~40 см2 площади опорного профиля (см. подробно «Расчет веса заявляемой трубы…».In this case, at a time (simultaneously) in the inventive pipe, only ~ 40 cm 2 of the support profile area is involved (directly in contact with the support surface of the wellbore) (see in detail "Calculation of the weight of the claimed pipe ...".
А в известном объекте - аналоге профиля HBZ (5) с.67: от 30 до 50%, то есть ~100-150 см2.And in a well-known object - an analogue of the HBZ profile (5) p. 67: from 30 to 50%, i.e. ~ 100-150 cm 2 .
Какова необходимость (причинно-следственная) выполнения опорного профиля, совмещаемым с профилем поверхности стенок горизонтальных участков ствола скважины, то есть какова необходимость выполнения радиуса опорного профиля, равным радиусу поверхности стенок… ствола скважины?What is the need (cause and effect) for the implementation of the reference profile, compatible with the surface profile of the walls of the horizontal sections of the wellbore, that is, what is the need to make the radius of the reference profile equal to the radius of the surface of the walls ... of the wellbore?
По причине отсутствия жесткой осевой фиксации, траектория вращения бурильной трубы в составе бурильной колонны при горизонтальной проходке определяется не осью ее вращения, а траекторией опорной поверхности бурильной трубы, которой является в данном случае нижняя стенка горизонтального участка ствола скважины.Due to the lack of rigid axial fixation, the rotation path of the drill pipe as part of the drill string during horizontal penetration is determined not by its rotation axis, but by the path of the support surface of the drill pipe, which in this case is the lower wall of the horizontal section of the wellbore.
Почему опорный профиль «винтового опорного пояса» выполнен совмещаемым (то есть равным) с профилем поверхности стенок горизонтального участка ствола скважины?Why is the support profile of the "helical support belt" made compatible (that is, equal) with the surface profile of the walls of the horizontal section of the wellbore?
В условиях проходки в пластах, представленных мягкими породами, при выполнении опорного профиля совмещаемым, (то есть равным) с профилем поверхности стенок, то есть опорной поверхности горизонтального участка ствола скважины, площадь опоры бурильной трубы - максимальна. Следовательно удельное давление бурильной трубы на нижнюю стенку ствола скважины - минимально, достаточное и необходимое для исключения возможности ее разрушения, то есть достаточное для достижения технического результата: повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины.Under the conditions of penetration in formations represented by soft rocks, when performing a support profile compatible (i.e. equal) with the surface profile of the walls, that is, the supporting surface of the horizontal section of the wellbore, the area of the drill pipe support is maximum. Therefore, the specific pressure of the drill pipe on the bottom wall of the wellbore is minimum, sufficient and necessary to exclude the possibility of its destruction, that is, sufficient to achieve a technical result: improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore.
2.4.6. «… при этом величину радиуса полукруглого профиля» активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей трубы определяют по формуле:2.4.6. "... while the radius of the semicircular profile" of the activator of the helical movement of the flow of washing fluid in the annulus "of the corresponding pipe is determined by the formula:
гдеWhere
RП.П.А - величина радиуса полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей трубы, в мм;R PPA - the radius of the semicircular profile of the “activator of the helical movement of the flow of washing fluid in the annulus” of the corresponding pipe, in mm;
ДН.Б.З - диаметр наружный бурильного замка соответствующей трубы для осуществления «Способа…», мм;D NBZ - the diameter of the outer drill joint of the corresponding pipe for the implementation of the "Method ...", mm;
ДН.ТР - диаметр наружный соответствующей трубы для осуществления «Способа…», мм;D N.TR - the outer diameter of the corresponding pipe for the implementation of the "Method ...", mm;
0,1-0,04 ДН.ТР - диапазон соотношения зоны опорного профиля «винтового опорного пояса» «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» - к диаметру наружному соответствующей трубы для осуществления «Способа…», в мм.0.1-0.04 D N.TR - the range of the ratio of the zone of the reference profile of the "screw support belt" of the activator of the screw movement of the flow of flushing fluid in the annulus "to the outer diameter of the corresponding pipe for the implementation of the" Method ... ", in mm.
Из аналитических исследований по теме «Способ очистки…» автор пришел к выводу, что функции по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков «должна осуществлять» труба в составе бурильной колонны.From analytical studies on the topic “Method of cleaning ...” the author came to the conclusion that the pipe as part of the drill string “should carry out the functions of high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections”.
Только труба в составе бурильной колонны «обладает» (потенциально) функциями по осуществлению качественной и эффективной очистки горизонтального участка ствола скважины, посредством активации потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, в процессе бурения, то есть путем профилактики выпадения шлама (см. в описании изобретения, раздел 1.6 «Уровень техники»).Only the pipe as part of the drill string "has" (potentially) functions for the implementation of high-quality and effective cleaning of the horizontal section of the wellbore by activating the flow of flushing fluid in the annulus during drilling, that is, by preventing the loss of sludge (see the description of the invention, section 1.6 "prior art").
При этом «Способ…» применим при бурении горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины любого размера из размерного ряда. То есть заявляемый «Способ…» и труба для его осуществления основаны на универсальности и, следовательно, стандартности, применяемых в практике современного уровня техники.Moreover, the "Method ..." is applicable when drilling horizontal (and inclined) sections of the wellbore of any size from the size range. That is, the claimed "Method ..." and the pipe for its implementation are based on the universality and, therefore, the standard used in the practice of the modern level of technology.
Отсюда логично, что созданная бурильная труба для осуществления заявляемого «Способа…» может быть основана на действующих стандартных размерах, например, стандарта АНИ:Hence it is logical that the created drill pipe for the implementation of the proposed "Method ..." can be based on the current standard sizes, for example, the standard ANI:
- наружный и внутренний размеры труб (см. также Таблицу 1, графу 1);- outer and inner pipe dimensions (see also Table 1, column 1);
- вес 1 м трубы с муфтами, согласно стандарту (см. также Таблицу 1, графу 5);- weight of 1 m of pipe with couplings, according to the standard (see also Table 1, column 5);
- тип замка (см. Таблица 1, графа 2);- type of lock (see Table 1, column 2);
- диаметр (Д) наружный замка, в мм (см. также Таблицу 1, графу 3).- diameter (D) of the outer lock, in mm (see also Table 1, column 3).
Теперь, переходя по принципу от общего - к частному, кратко сформулируем сущность поясняемой формулы определения величины радиуса RП.П.А полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей трубы:Now, moving on the principle from general to particular, we briefly state the essence of the explained formula for determining the radius R P. P. A of the semicircular profile of the “activator of the screw movement of the flow of washing liquid in the annulus” of the corresponding pipe:
Техническая задача по разработке конструкции трубы для осуществления «Способа очистки…»: расширение функциональных возможностей «Спиральной бурильной трубы» (4) с.63-65, выбранной за «прототип» (см. раздел 2.3. «Выбор прототипа»), в том числе:The technical task of developing the design of the pipe for the implementation of the "Method of cleaning ...": expanding the functionality of the "Spiral drill pipe" (4) p.63-65, selected for the "prototype" (see section 2.3. "Choosing a prototype"), including including:
- выполнение наружной поверхности трубы «винтовой» обеспечивает наиболее оптимальную, то есть эффективную траекторию движения шлама (в составе потока промывочной жидкости) в затрубном пространстве;- the execution of the outer surface of the pipe "screw" provides the most optimal, that is, an effective trajectory of the sludge (as part of the flow of flushing fluid) in the annulus;
- что, в свою очередь, обеспечивает наиболее эффективные гидродинамические условия в затрубном пространстве взвешенного состояния шлама, то есть условия для наиболее устойчивого состояния профилактики выпадения шлама, и, как следствие, обеспечивает наиболее эффективную и качественную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.- which, in turn, provides the most effective hydrodynamic conditions in the annulus of the suspended state of the sludge, that is, the conditions for the most stable state of prevention of sludge loss, and, as a result, provides the most effective and high-quality cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections.
Разработанная конструкция трубы обеспечивает сформулированные функции формой своего выполнения.The developed pipe design provides the formulated functions with the form of its execution.
Приведенный же признак 2.4.6. п.2 формулы заявляемой группы изобретений статистически (качественно) обосновывает эффективность гидродинамических условий в затрубном пространстве:The cited attribute 2.4.6.
По существу данная формула есть «алгоритм» выполнения условий для обеспечения эффективной гидродинамики в затрубном пространстве, выраженной в «унифицированной» форме совокупной размерной цепи «величины радиуса полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей (из размерного ряда) трубы для осуществления способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков, по принципу: необходимости и достаточности для достижения технического результата.Essentially, this formula is an “algorithm” for fulfilling the conditions for ensuring effective hydrodynamics in the annulus expressed in the “unified” form of the aggregate dimensional chain of the “radius of the semicircular profile of the“ screw flow activator of the washing fluid flow in the annulus ”of the corresponding (from the size range) pipe to implement a method of cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections, according to the principle: necessity and sufficiency to achieve a technical result.
На основании приведенных выше доказательств, автор считает признак «2.4.6.» существенным для достижения технического результата «надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины», а поэтому включил его в п.2 формулы изобретения.Based on the above evidence, the author considers the sign "2.4.6." Essential to achieve the technical result of "reliable and efficient drilling of horizontal sections of the wellbore", and therefore included it in
2.4.7… а угловой сектор опорного профиля «винтового опорного пояса» выполнен в соотношении, в диапазоне 0,30-0,45 к угловому сектору, в поперечном сечении в форме полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей трубы для осуществления способа.2.4.7 ... and the angular sector of the support profile of the "screw support belt" is made in the ratio, in the range of 0.30-0.45 to the angular sector, in the cross section in the form of a semicircular profile of the "activator of the screw movement of the flow of washing fluid in the annulus" corresponding pipes for implementing the method.
Какова необходимость этого признака п.2 формулы изобретения, то есть в чем заключается существенность этого признака в достижении технического результата «повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».What is the need for this feature of
Ответ на данный вопрос содержится в выполняемой функции данным элементом трубы для осуществления «Способа…» - опорным профилем, определяющим не только форму но и собственно ширину «винтового опорного пояса».The answer to this question is contained in the function performed by this pipe element for the implementation of the "Method ..." - a support profile that determines not only the shape but also the actual width of the "screw support belt".
Зная ширину «винтового опорного пояса» и длину винтовой линии за один оборот, то есть шаг (2 П R tg d) (3) с.148, определяется пошаговая площадь «винтового опорного профиля, то есть совокупная опорная площадь как всей трубы, так и бурильной колонны горизонтальных участков ствола скважины (см. также Раздел 2.5.2. «Расчет параметров заявляемой трубы…»).Knowing the width of the "screw support belt" and the length of the helix per revolution, that is, the step (2 P R tg d) (3) p.148, the step-by-step area of the "screw support profile, that is, the total support area of the entire pipe, and the drill string of horizontal sections of the wellbore (see also Section 2.5.2. "Calculation of the parameters of the claimed pipe ...").
Как следует из описания трубы для осуществления «Способа…», его элемент - «опорный профиль» - звено в единой функциональной, причинно-следственной цепи, необходимое, а в совокупности со всей цепью - достаточное для достижения указанного технического результата.As follows from the description of the pipe for the implementation of the "Method ...", its element - the "support profile" - a link in a single functional, cause-effect chain, necessary, and in conjunction with the whole chain - sufficient to achieve the specified technical result.
Из приведенного в разделе 2.4. «Раскрытие изобретения» перечня доказательств существенности признаков 2.4.5., 2.4.6. и раскрываемого признака 2.4.7. пункта 2. Формулы изобретения, фигурирует признак «опорный профиль», как составная часть «винтового опорного пояса», то есть звено причинно-следственной цепи, характеризуемой как существенный признак п.2 формулы.From the section 2.4. "Disclosure of the invention" of the list of evidence of materiality of the signs 2.4.5., 2.4.6. and disclosed attribute 2.4.7.
В обоснование соотношения, в диапазоне 0,30-0,45 угловых секторов….In support of the ratio, in the range of 0.30-0.45 angular sectors ....
Обоснование данной части признака 2.4.7. также обусловлено выполняемого опорным профилем функционального назначения:The rationale for this part of the sign 2.4.7. also due to the functionality performed by the reference profile:
- с одной стороны, обеспечение максимальной стойкости к истиранию от воздействия трения скольжения, то есть обеспечение максимального рабочего ресурса трубы: характеризует эффективность бурения;- on the one hand, ensuring maximum resistance to abrasion from the effects of sliding friction, that is, ensuring the maximum working life of the pipe: characterizes the efficiency of drilling;
- с другой стороны, необходимость выполнения величины радиуса опорного профиля, достаточной площади опорной поверхности профиля для оптимального удельного давления трубы на нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины, даже представленной мягкими породами, чтобы избежать ее разрушения и возможных аварийных ситуаций, характеризует безопасность горизонтального бурения.- on the other hand, the need to fulfill the value of the radius of the support profile, a sufficient area of the support surface of the profile for optimal specific pressure of the pipe on the bottom wall of the horizontal section of the wellbore, even represented by soft rocks, to avoid its destruction and possible emergency situations, characterizes the safety of horizontal drilling.
Исходя из изложенных обоснований выбранного диапазона (для всего размерного ряда труб: см. Таблицу 1), значение опорного профиля, то есть ширина «винтового опорного пояса» выбрана сбалансированной:Based on the justifications of the selected range (for the entire pipe size range: see Table 1), the value of the support profile, that is, the width of the "screw support belt" is chosen balanced:
- расчетами параметров заявляемой трубы (см. также раздел 2.5.2 описания);- calculations of the parameters of the claimed pipe (see also section 2.5.2 of the description);
- в соответствии с размерной цепью, смоделированной в графической форме, в масштабе 1:1 каждого типоразмера заявляемой конструкции трубы: см., например, на фиг.8 вертикальное сечение Г-Г на фиг.7 трубы с наружным диаметром поз.8.3. - 89 мм, где отношение углового сектора опорного профиля (поз.8.11.) - к угловому сектору… «активатора винтового движения…» (поз.8.12.), составляет 0,42 (графа 8, Таблица 1).- in accordance with the dimensional chain, modeled in graphic form, on a 1: 1 scale of each size of the claimed pipe construction: see, for example, in Fig. 8, a vertical section G-G in Fig. 7 of a pipe with an outer diameter of pos. 8.3. - 89 mm, where the ratio of the angular sector of the support profile (pos. 8.11.) To the angular sector ... of the “activator of the screw movement ...” (pos. 8.12.) Is 0.42 (column 8, Table 1).
2.5. Описание в статике бурильной трубы для осуществления заявляемого способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.2.5. Description in the statics of the drill pipe for the implementation of the proposed method for cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections.
Для большей наглядности, то есть для более точного представления сущности как заявляемого «Способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков», так и заявляемой конструкции бурильной трубы для осуществления «Способа…», графическое изображение бурильной трубы в поперечном сечении (фиг.8) дано:For greater clarity, that is, for a more accurate representation of the essence of the claimed "Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections" and the claimed design of the drill pipe to implement the "Method ...", a graphical representation of the drill pipe in cross section (Fig. 8) given:
- в масштабе 1:1, в качестве примера в основу заявленной трубы (см. типоразмеры: Таблица 1) заложена «Бурильная труба», параметры которой соответствуют стандарту АНИ (4) с.59 Таблица 16, диаметр 89 мм (фиг.8, поз.8.1);- on a 1: 1 scale, as an example, the declared pipe (see sizes: Table 1) is based on the “Drill pipe”, the parameters of which correspond to the ANI standard (4) p. 59 Table 16, diameter 89 mm (Fig. 8, pos. 8.1);
- в масштабе 1:1 заложены (см. типоразмеры: Таблица 1) параметры (наружные диаметры) бурильных замков (4) с.61 Таблица 18. На фиг.8, например, замок ЗШ, наружный диаметр замка - 117,48 мм (поз.7.13. (8.13.), поз.7.15.- on a scale of 1: 1 laid (see sizes: Table 1) parameters (outer diameters) of drill joints (4) p.61 Table 18. In Fig. 8, for example, ZS lock, the outer diameter of the lock is 117.48 mm ( pos.7.13. (8.13.), pos.7.15.
В описании «в статике» и далее «в динамике» элементы трубы обозначены одновременно, как на общем виде (фиг.7), так и в сечении Г-Г в вертикальной плоскости, на фиг.7-фиг.8.In the description “in statics” and hereinafter “in dynamics”, the pipe elements are indicated simultaneously, both in a general view (Fig. 7) and in a section G-G in a vertical plane, in Fig. 7-Fig. 8.
Такое обозначение элементов трубы одновременно двумя позициями, то есть на общем виде (фиг.7) - в 2х плоскостях) и его укрупненный вариант, изображенный более наглядно, в масштабе 1:1 (фиг.8 - в вертикальной плоскости) позволяет точно (безошибочно) и быстро считывать данные графического изображения к описанию заявляемого комплекса изобретений, воплощенных в 2х плоскостях.This designation of the pipe elements at the same time in two positions, that is, in a general view (Fig. 7) - in 2 planes) and its enlarged version, depicted more clearly, in a 1: 1 scale (Fig. 8 - in the vertical plane) allows you to accurately (accurately) ) and quickly read the graphic image data to the description of the claimed complex of inventions embodied in 2 planes.
На фиг.7 и фиг.8 изображены, соответственно, виды бурильной трубы:In Fig.7 and Fig.8 depicts, respectively, the types of drill pipe:
- общий вид в рабочей позиции, с изображением горизонтального участка ствола скважины, в продольном сечении;- General view of the working position, with the image of a horizontal section of the wellbore, in longitudinal section;
- поперечное сечение Г-Г на фиг.7 (фиг.8).- cross section GG in Fig.7 (Fig.8).
Пояснения по фиг.9Explanations of FIG. 9
Для необходимости и возможности более четкого представления как в статике, так и в кинематике заявляемой бурильной трубы для осуществления заявляемого «Способа…», а именно более четкого представления:For the need and the possibility of a clearer representation both in statics and in the kinematics of the inventive drill pipe for implementing the inventive "Method ...", namely, a clearer representation:
- конфигурации общей площади контактной поверхности «винтового опорного пояса» (фиг.9 поз.9.8.) - с опорной поверхностью 8.10. нижней стенки горизонтального участка ствола скважины.- configuration of the total area of the contact surface of the "screw support belt" (Fig.9 pos.9.8.) - with the support surface 8.10. the bottom wall of the horizontal section of the wellbore.
Поэтому на фиг.9 дано графическое изображение собственно фрагментов только трех «винтовых опорных поясов» 9.8. и формы их пересечения 9.16., то есть формы опорной площади (в масштабе 1:1) и опорная поверхность (условно, в пунктирных линиях) поз.9.11. нижней стенки ствола скважины поз.7.10. (8.10).Therefore, figure 9 is a graphical representation of the actual fragments of only three "screw support belts" 9.8. and the shapes of their intersection 9.16., that is, the shapes of the bearing area (on a 1: 1 scale) and the bearing surface (conditionally, in dashed lines), pos. 9.11. bottom wall of the borehole pos.7.10. (8.10).
Итак, для возможности определения и обоснования по форме, габаритам, то есть по величине опорной поверхности 9.16. (в форме параллелограмма), ее перемещения, то есть перемещения веса трубы 9.1. по опорной поверхности 9.11. нижней стенки 7.10. (8.10) ствола скважины, по мере вращения трубы, дано графическое пояснение на фиг.9.So, for the possibility of determining and justifying the shape, dimensions, that is, the size of the supporting surface 9.16. (in the form of a parallelogram), its movement, that is, the movement of the weight of the pipe 9.1. along the supporting surface 9.11. bottom wall 7.10. (8.10) the wellbore, as the pipe rotates, a graphic explanation is given in FIG. 9.
Бурильная труба на фиг.7 поз.7.1. (на фиг.8-поз.8.1. и т.д.) включает тело 7.2. (8.2.) трубы, наружную поверхность 7.3. (8.3.) трубы, выполненную винтовой (фиг.7).The drill pipe in Fig.7 pos.7.1. (in Fig. 8-pos. 8.1., etc.) includes the body 7.2. (8.2.) Pipes, outer surface 7.3. (8.3.) Pipes made of screw (Fig.7).
Винтовая поверхность бурильной трубы 7.1. (8.1.) выполнена: из трех параллельных образующих - «активаторов 7.4. (8.4.)винтового движения потока промывочной жидкости» (см. по стрелкам) 7.6. (8.6.) и образованных между параллельными «активаторами» 7.4. (8.4.) винтовых впадин 7.5. (8.5.) для винтового движения по ним активированного потока промывочной жидкости 7.6. (8.6.) в затрубном пространстве (см. также (3) с.149 «Винтовой насос»).Screw surface of the drill pipe 7.1. (8.1.) Is made: of three parallel generators - “activators 7.4. (8.4.) Screw movement of the flushing fluid flow ”(see arrows) 7.6. (8.6.) And formed between parallel "activators" 7.4. (8.4.) Screw cavities 7.5. (8.5.) For screw movement of the activated wash fluid flow through them 7.6. (8.6.) In the annulus (see also (3) p.149 “Screw pump”).
Три активатора 7.4. (8.4.) «винтового движения» потока промывочной жидкости 7.5. (8.5.) (показано стрелками) выполнены заодно с телом 7.2. (8.2.) трубы 7.1. (8.1) технологически, то есть в процессе ее (трубы) 7.1. (8.1.) производства (например, волочением, на станках для обработки труб… с некоторыми специальными профилями, например, с профилем заявляемой конструкции бурильной трубы (фиг.8) для осуществления «Способа очистки ствола скважины…» (получаемым при доводке отдельных элементов профиля (опорного профиля 8.9.) на матрице для производства заявляемой бурильной трубы (фиг.8), например, электроэрозийным способом).Three activators 7.4. (8.4.) "Screw movement" of the flow of flushing fluid 7.5. (8.5.) (Shown by arrows) are made at the same time with the body 7.2. (8.2.) Pipes 7.1. (8.1) technologically, that is, in the process of it (pipe) 7.1. (8.1.) Production (for example, by drawing, on pipe processing machines ... with some special profiles, for example, with a profile of the claimed drill pipe design (Fig. 8) for implementing the "Method of cleaning the wellbore ..." (obtained by fine-tuning individual profile elements (reference profile 8.9.) on the matrix for the production of the inventive drill pipe (Fig. 8), for example, by an electroerosive method).
Заявляемая «бурильная труба 7.1. (8.1.) для осуществления «Способа…» может производиться из легированной стали. С учетом особо тяжелых условий эксплуатации, для обеспечения стойкости на истирание, трубу производят из высоколегированных марок стали. Для возможности упрочнения термообработкой, порядка до 60-65 единиц по шкале Роквелла, применяют, например, индукционный нагрев упрочняемой зоны (поз.8.17.) опорного профиля, на глубину: от уровня (поз.8.9.) ~ до уровня (поз.8.13 - в пунктирных линиях) наружной поверхности бурильного замка. При бурении пластов, представленных абразивными или твердыми породами, например, из гранита, возможно упрочнение опорного профиля 8.9. «винтового опорного пояса», поз.7.8. (9.8.), например армированием твердым сплавом или методом его наплавления, с последующей доводкой поверхности опорного профиля 8.9..The inventive "drill pipe 7.1. (8.1.) For the implementation of the "Method ..." may be made of alloy steel. Given the particularly difficult operating conditions, to ensure abrasion resistance, the pipe is made from high-alloy steel grades. For the possibility of hardening by heat treatment, of the order of 60-65 units on the Rockwell scale, for example, induction heating of the hardened zone (pos. 8.1.) Of the support profile is used, to a depth: from the level (pos. 8.9.) ~ To the level (pos. 8.13) - in dashed lines) of the outer surface of the drill lock. When drilling formations represented by abrasive or solid rocks, for example, from granite, hardening of the support profile is possible 8.9. "Screw support belt", pos.7.8. (9.8.), For example, by reinforcing with a hard alloy or by the method of its deposition, with subsequent refinement of the surface of the support profile 8.9 ..
«Активаторы» 7.4. (8.4.) в количестве трех, выполнены в виде расположенных по наружной поверхности 7.3. (8.3.) трубы 7.1. (8.1.), с одинаковыми угловыми интервалами в 120° (фиг.8), в поперечном сечении (фиг.8), в форме полукруглых профилей 8.7., каждый из которых при вершине выполнен в виде «винтового опорного пояса» 7.8. (9.8.) (на фиг.8 не видно), с опорным профилем 8.9., выполненным совмещаемым, то есть одинаковым по величине с профилем (радиусом) опорной поверхности 9.11. (условно) нижней стенки 8.10. (7.10.) горизонтального участка ствола скважины."Activators" 7.4. (8.4.) In the amount of three, made in the form located on the outer surface 7.3. (8.3.) Pipes 7.1. (8.1.), With the same angular intervals of 120 ° (Fig. 8), in cross section (Fig. 8), in the form of semicircular profiles 8.7., Each of which at the apex is made in the form of a "screw support belt" 7.8. (9.8.) (Not visible in Fig. 8), with the supporting profile 8.9. Made compatible, that is, the same in size with the profile (radius) of the supporting surface 9.11. (conditionally) the lower wall 8.10. (7.10.) A horizontal section of the wellbore.
При этом величину радиуса 8.7. полукруглого профиля каждого из трех «активаторов 7.4. (8.4) винтового движения потока промывочной жидкости 7.5. (8.5.) в затрубном пространстве» соответствующей бурильной трубы 7.1. (8.1.) определяют по математической формуле (см. п.2 формулы заявляемого изобретения). Определенные значения величин примерного размерного ряда бурильных труб 7.1. (8.1.) отражены в графах Таблицы 1. А угловой сектор 8.11. опорного профиля 8.9. винтового опорного пояса 7.8. (на фиг.8 не показано) и угловой сектор 8.12 «активатора 8.4. (7.4.) винтового движения потока промывочной жидкости 7.6. (8.6.) (показано стрелками) в затрубном пространстве» соответствующей бурильной трубы 7.1. (8.1.) выполнены из соотношения, в диапазоне 0,3-0,45 (см. Таблицу 1, графу 8).Furthermore, radius value is 8.7. semicircular profile of each of the three "activators 7.4. (8.4) screw movement of flushing fluid flow 7.5. (8.5.) In the annulus "of the corresponding drill pipe 7.1. (8.1.) Is determined by the mathematical formula (see
Для возможности захвата бурильной трубы 7.1., например, элеватором или клиньями, начало трех активаторов 7.4. (8.4.), то есть винтовой поверхности на ее концах, на наружной поверхности 7.3. выполняют на расстоянии:To capture the drill pipe 7.1., For example, with an elevator or wedges, the beginning of three activators 7.4. (8.4.), That is, a helical surface at its ends, on the outer surface 7.3. perform at a distance:
- от муфтовой резьбы (поз.7.15.) - на расстоянии ~1500 мм;- from the coupling thread (pos. 7.15.) - at a distance of ~ 1500 mm;
- от ниппельной резьбы (поз.7.13.) - на расстоянии ~600 мм (см. также (4) с.64).- from the nipple thread (pos.7.13.) - at a distance of ~ 600 mm (see also (4) p.64).
Однако возможен вариант конструкции бурильной трубы 7.1. (8.1.) с выполнением трех активаторов 7.4. (8.4.) и образованными между ними впадинами 8.5. винтового движения, то есть винтовой поверхности на длину всей наружной поверхности 7.3. (8.3) трубы 7.1. (8.1.). Такой вариант конструкции трубы 7.1. (8.1) позволяет достигнуть качество и эффективность очистки максимально полно, вследствие устранения частичного прерывания винтовой поверхности звена (трубы 7.1. (8.1.) бурильной колонны.However, a drill pipe design option 7.1 is possible. (8.1.) With the implementation of three activators 7.4. (8.4.) And the depressions formed between them 8.5. screw movement, that is, a screw surface to the length of the entire outer surface 7.3. (8.3) pipes 7.1. (8.1.). This option design pipe 7.1. (8.1) allows to achieve the quality and efficiency of cleaning as fully as possible, due to the elimination of partial interruption of the screw surface of the link (pipe 7.1. (8.1.) Of the drill string.
Тогда возникает необходимость зажима трубы на концах - по наружной поверхности 7.3. (8.3.), между активаторами 7.4. (8.4.), то есть адаптировать соответствующий технологический стандарт по применяемой оснастке, например, элеватора, клиньев, а также кулачков патрона при механической обработке и нарезке резьб ниппельной 7.13. и муфтовой 7.15. на концах бурильной трубы 7.1.Then it becomes necessary to clamp the pipe at the ends - on the outer surface 7.3. (8.3.), Between activators 7.4. (8.4.), That is, adapt the appropriate technological standard for the used equipment, for example, an elevator, wedges, as well as chuck cams during machining and threading nipple 7.13. and coupling 7.15. at the ends of the drill pipe 7.1.
Периодическое восстановление вследствие истирания (износа) упрочненного опорного профиля 8.9. каждого из трех опорных поясов 9.8. (7.8.) возможно в полевых условиях, посредством специальных компактных установок, созданных и изготовленных для этих целей.Periodic restoration due to abrasion (wear) of the hardened support profile 8.9. each of the three support zones 9.8. (7.8.) Is possible in the field, through special compact installations designed and manufactured for these purposes.
Окончательная «доводка» радиуса опорного профиля 8.9. - до уровня радиуса опорной поверхности 8.10. нижней стенки горизонтального участка ствола скважины может быть достигнута автономно, в процессе трения этих поверхностей.The final “refinement” of the radius of the support profile 8.9. - up to the level of the radius of the supporting surface 8.10. the lower wall of the horizontal section of the wellbore can be achieved autonomously, in the process of friction of these surfaces.
2.5.1. В обоснование угла подъема винтовой линии - альфа (d~60°) винтовой поверхности заявляемой бурильной трубы для осуществления «Способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков»2.5.1. In support of the angle of elevation of the helix - alpha (d ~ 60 °) of the helical surface of the inventive drill pipe for the implementation of the "Method of cleaning the borehole while drilling its horizontal sections"
По видам данную винтовую поверхность принято называть многозаходной (3) с.148 «Винт». Так как имеет три винтовые линии (у каждого из трех активаторов, соответственно, по одной винтовой линии (условно).By type, this screw surface is called multi-start (3) p.148 “Screw”. Since it has three helix lines (each of the three activators, respectively, has one helix (conditionally).
Угол подъема - альфа (d) винтовой линии соответствует ~60°. Такая величина обусловлена несколькими условиями, причинно-следственно связанными между собой и полученным техническим результатом.The angle of elevation - alpha (d) of the helix corresponds to ~ 60 °. This value is due to several conditions causally related to each other and the obtained technical result.
Угол подъема - альфа (d~60°) винтовой линии определен несколькими условиями, сформированными длительной практикой эксплуатации спиральной бурильной трубы, выбранной за «прототип» (4) с.63-64.The elevation angle — alpha (d ~ 60 °) of the helix — is determined by several conditions formed by the long-term practice of operating a spiral drill pipe, chosen as the “prototype” (4) p.63-64.
В ходе горизонтального бурения скорость поступательного движения шлама в составе потока промывочной жидкости в затрубном пространстве должна быть необходимой и достаточной для удержания шлама во взвешенном состоянии, с учетом физики пробуриваемых пород и состава самой промывочной жидкости.During horizontal drilling, the speed of the progressive movement of the sludge as part of the wash fluid flow in the annulus should be necessary and sufficient to keep the slurry in suspension, taking into account the physics of the drilled rocks and the composition of the wash fluid itself.
Высокий подъем угла - альфа d (~60°) - траектория движения потока промывочной жидкости - по винтовой поверхности заявляемой бурильной трубы является неким «балансом целесообразности и необходимости» условий по эффективной гидродинамике для шлама, в составе потока промывочной жидкости.A high angle rise — alpha d (~ 60 °) —the trajectory of the flow of flushing fluid — along the helical surface of the inventive drill pipe is a kind of “balance of expediency and necessity” of conditions for effective hydrodynamics for sludge as part of the flow of flushing fluid.
С одной стороны, винтовое движение шлама в затрубном пространстве - по винтовым впадинам 7.5. (8.5.), необходимое и достаточное для обеспечения «профилактики выпадения шлама» (из состава промывочной жидкости). То есть достаточность и необходимость условий (действий) по обеспечению качественной очистки ствола скважины (см. п.1 формулы изобретения): «… путем профилактики выпадения шлама…, путем его винтовой активации… действием центробежной силы «активированного винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве», то есть условий по обеспечению качественной очистки ствола скважины, при бурении ее горизонтальных участков.On the one hand, the helical movement of sludge in the annulus - along the helical depressions 7.5. (8.5.), Necessary and sufficient to ensure "prevention of sludge" (from the composition of the washing liquid). That is, the sufficiency and necessity of the conditions (actions) to ensure high-quality cleaning of the wellbore (see
С другой стороны, обеспечение при этом необходимо - динамичного поступательного движения (скорости шлама в составе потока промывочной жидкости, достаточной для быстрого выноса его наружу, то есть обеспечения эффективной очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.On the other hand, the provision of this is necessary - dynamic translational motion (the speed of the sludge in the wash fluid stream, sufficient to quickly carry it out, that is, to ensure effective cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections.
«Независимо от характера геологического разреза, глубины и температурного режима скважины, назначение промывочного раствора…:“Regardless of the nature of the geological section, depth and temperature regime of the well, the purpose of the wash solution ...:
…2) выносить выбуренную породу на поверхность, что достигается увеличением скорости восходящего потока (потока промывочной жидкости (фиг.7: поз.7.6., фиг.8, поз.8.6.) в затрубном пространстве» (4) с.139.... 2) to bring the cuttings to the surface, which is achieved by increasing the velocity of the upward flow (flow of flushing fluid (Fig.7: pos.7.6., Fig.8, pos.8.6.) In the annulus "(4) p.139.
2.5.2. Расчет параметров заявляемой трубы: веса, площади опорного профиля и удельного давления трубы на опорную поверхность - нижнюю стенку ствола скважины.2.5.2. Calculation of the parameters of the claimed pipe: weight, area of the support profile and specific pressure of the pipe on the support surface - the bottom wall of the wellbore.
На фиг.9. дано графическое изображение наложенных друг на друга разверток (в масштабе 1:1):In Fig.9. A graphic image of the sweeps superimposed on each other (on a 1: 1 scale) is given:
- фрагмента горизонтального участка ствола скважины с условно изображенной (в пунктирных линиях), потенциальной полосой опорной поверхности 9.11.- a fragment of a horizontal section of the wellbore with a conditionally depicted (in dashed lines), a potential strip of the supporting surface 9.11.
- фрагмента винтовой поверхности бурильной трубы 9.1. (с наружным диаметром 89 мм), с изображением трех «винтовых опорных поясов» 9.8., с углом подъема - альфа (d~60°) и шагом винтовой линии (условно - ось симметрии опорного пояса 9.8. (7.8.), равным ~900 мм (4) c.60.- a fragment of the helical surface of the drill pipe 9.1. (with an outer diameter of 89 mm), with the image of three "screw support belts" 9.8., with an angle of elevation of alpha (d ~ 60 °) and a pitch of a helix (conditionally, the axis of symmetry of the support belt 9.8. (7.8.) equal to ~ 900 mm (4) p. 60.
Тогда расстояние между каждыми прилежащими двумя опорными поясами 9.8. (7.8.) (на фиг.8 - не показано) равно ~89 мм (ПД:3).Then the distance between each adjacent two supporting zones is 9.8. (7.8.) (Not shown in Fig. 8) is ~ 89 mm (PD: 3).
Графическое изображение на фиг.9 позволяет определить:The graphic image in Fig.9 allows to determine:
- опорная поверхность 9.16. по форме - параллелограмм, со сторонами а ~3,6 см (поз.9.16.), в ~3,6 см. (поз.9.16.);- bearing surface 9.16. shape - a parallelogram with sides a ~ 3.6 cm (poz.9.16.) to about 3.6 cm (poz.9.16.).
- площадь опорной поверхности (поз.9.16.) (на фиг.7., фиг.8 не показано): ~13 см2 (3,6 см. × 3,6 см).- the area of the supporting surface (pos. 9.16.) (in Fig. 7, Fig. 8 is not shown): ~ 13 cm 2 (3.6 cm. × 3.6 cm).
Труба 9.1. (7.1.) с винтовой поверхностью - трезаходная, с тремя образующими - «активаторами» 7.4. (8.4.). То есть количество винтовых опорных поясов 9.8. (7.8) - три, каждый из которых имеет свою опорную поверхность 9.16. (см. фиг.9).Pipe 9.1. (7.1.) With a helical surface - threaded, with three generators - “activators” 7.4. (8.4.). That is, the number of screw support belts is 9.8. (7.8) - three, each of which has its own supporting surface 9.16. (see Fig.9).
Следовательно, на каждый шаг винтовой линии ~1000 мм (1 м) труба 9.1. (7.1.) опирается на три опорные поверхности 9.16., распределенные по трубе (и по поверхности 9.11.) в диапазоне ~89 мм, (на примере трубы, диаметром наружным - 89 мм), с совокупной опорной площадью 9.16. равной ~39 см2 (13 см2 × 3).Therefore, for each step of the helix ~ 1000 mm (1 m) pipe 9.1. (7.1.) Relies on three bearing surfaces 9.16., Distributed over the pipe (and on the surface 9.11.) In the range of ~ 89 mm, (for example, a pipe with an outer diameter of 89 mm), with a total bearing area of 9.16. equal to ~ 39 cm 2 (13 cm 2 × 3).
Выводыfindings
Приведенный выше «Расчет» показал, что один (1) м стандартной бурильной трубы, диаметром 89 мм, при весе 19,79 кг (19,79 кг × 1 м) (4) с.60. Таблица 17), вес 1 м (один шаг винтовой поверхности) заявляемой бурильной трубы - 23,7 кг (19,79 кг + (19,79×20%): согласно оценке автора изобретения, заявляемая труба на ~20% тяжелее стандартной (см. Таблицу 1).The above “Calculation” showed that one (1) m of a standard drill pipe, with a diameter of 89 mm, with a weight of 19.79 kg (19.79 kg × 1 m) (4) p. 60. Table 17), the weight of 1 m (one step of the helical surface) of the claimed drill pipe is 23.7 kg (19.79 kg + (19.79 × 20%): according to the assessment of the inventor, the claimed pipe is ~ 20% heavier than the standard ( see Table 1).
Тогда создаваемое на опорную поверхность 9.11. нижней стенки 8.10. горизонтального участка ствола скважины удельное давление заявляемой бурильной трубы составляет ~0,6 кг/см (23,7 кг: 39 см), что причинно-следственно обосновывает надежность осуществления «Способа очистки…» при бурении… горизонтальных участков, в том числе, представленных мягкими породами.Then created on the supporting surface 9.11. bottom wall 8.10. the horizontal section of the wellbore, the specific pressure of the claimed drill pipe is ~ 0.6 kg / cm (23.7 kg: 39 cm), which causally substantiates the reliability of the implementation of the "Method of cleaning ..." when drilling ... horizontal sections, including those presented soft rocks.
2.6. Осуществление способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков посредством заявляемой конструкции бурильной трубы.2.6. The implementation of the method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections through the inventive design of the drill pipe.
Способ осуществляют посредством заявляемой конструкции бурильной трубы по следующим смоделированным технико-технологическим условиям горизонтального бурения.The method is carried out by the inventive design of the drill pipe according to the following simulated technical and technological conditions of horizontal drilling.
2.6.1. В обоснование выбора порядка нумерации позиций (элементов) графических изображений.2.6.1. In support of the choice of the order of numbering of positions (elements) of graphic images.
В материалах заявки на группу изобретений фигурируют два составляющих графического изображения.The materials of the application for a group of inventions feature two components of a graphic image.
Первая составляющая представляет собой графические изображения, связанные с пояснением исследуемого материала по проблемам данной темы (фигуры 1-6):The first component is a graphic image associated with an explanation of the material under study on the problems of this topic (figures 1-6):
- по «Способу очистки…» - подразделы 1.1.-1.6. описания заявки;- “Method of cleaning ...” - subsections 1.1.-1.6. application descriptions;
- по «Бурильной трубе для осуществления «Способа очистки…»» - подраздел 2.1.;- “Drill pipe for the implementation of the“ Method of cleaning ... "” - subsection 2.1 .;
Фигурирующие позиции (элементы) графических изображений (фиг.1-6) представляют собой известные в уровне техники, как вековой давности (фиг.5) и более поздние (фиг.6), так и современного уровня объекты (фиг.1) и сечения на фиг.1: А-А (фиг.2); Б-Б (фиг.3); В-В (фиг.4).Figurative positions (elements) of graphical images (Figs. 1-6) are known in the prior art, both centuries old (Fig. 5) and later (Fig. 6), and modern objects (Fig. 1) and sections figure 1: aa (figure 2); B-B (figure 3); BB (FIG. 4).
Как следует из описания приведенных на фиг.1-6 объектов по теме заявки, объекты не связаны единым техническим замыслом, взятым из различных источников информации (фиг.6) приводятся в обоснование доказательств только по отдельным элементам исследуемой темы.As follows from the description of the objects shown in FIGS. 1-6 on the subject of the application, the objects are not connected by a single technical concept taken from various sources of information (FIG. 6) are given in support of evidence only for individual elements of the topic under study.
Поэтому нумерация элементов графических изображений (фиг.1-6) осуществлено по общеизвестному принципу соподчинения. Например, номер подраздела указывается после номера соответствующего в содержании любого информационного источника.Therefore, the numbering of elements of graphic images (Fig.1-6) is carried out according to the well-known principle of subordination. For example, the subsection number is indicated after the corresponding number in the content of any information source.
По мнению заявителя, с учетом изложенных обстоятельств, при таком порядке нумерации не допущено нарушения п.(12) раздела 6.8. «Графические изображения» «Правил составления, подачи и рассмотрению заявки на выдачу патента на изобретение» Москва ОАО ИНИЦ «Патент» 2006, далее (8).According to the applicant, taking into account the above circumstances, in this numbering procedure there was no violation of paragraph (12) of section 6.8. “Graphic Images” of the “Rules for Compiling, Filing and Considering an Application for the Issue of a Patent for an Invention” Moscow OJSC INITs “Patent” 2006, hereinafter (8).
По такому принципу нумерация одних и тех же элементов (поз.1 - труба бурильная) на фиг.1-4 и даже на фиг.5 - под одним и тем же номером «1» (один) и указан после номера соответствующей фигуры.According to this principle, the numbering of the same elements (item 1 - drill pipe) in figures 1-4 and even in figure 5 - under the same number "1" (one) and is indicated after the number of the corresponding figure.
Вторая составляющая графического изображения - собственно заявляемая конструкция бурильной трубы для осуществления «Способа бурения…» (фигуры: 7, 8, 9).The second component of the graphic image is actually the claimed design of the drill pipe for the implementation of the "Method of drilling ..." (figures: 7, 8, 9).
На этих фигурах нумерация позиций выполнена так же по порядку, указанному в п.(12) раздела 6.8. Правил (7): «Одни и те же элементы, представленные на нескольких фигурах, обозначаются одной и той же цифрой.In these figures, the numbering of positions is performed in the same order as specified in paragraph (12) of section 6.8. Regulation (7): “The same elements represented in several figures are denoted by the same number.
В графических изображениях заявляемой группы изобретений - на фигурах 7, 8, 9 одни и те же элементы заявляемой трубы бурильной для осуществления «Способа…» обозначается одной и той же цифрой».In the graphic images of the claimed group of inventions - in figures 7, 8, 9, the same elements of the inventive drill pipe for the implementation of the "Method ..." is indicated by the same figure. "
Необходимость подобной нумерации элементов графических изображений - «позиций» именно с указанием номера фигуры - первой цифрой номера позиции (см. на фигурах 7-9) обусловлено особенностями:The need for such numbering of elements of graphic images - “positions” with the indication of the figure number - the first digit of the position number (see figures 7-9) is due to the features:
- сущности заявляемого объекта («бурильная труба для осуществления способа очистки…») вообще…;- the essence of the claimed object ("drill pipe for the implementation of the cleaning method ...") in general ...;
- и отличительных признаков (п.2 формулы изобретения), в частности.- and distinguishing features (
На общем виде заявляемого объекта по п.2 формулы изобретения - на фиг.7 - фрагменты: горизонтального участка ствола скважины и проходящей через нее бурильной колонны, встроенной в нее бурильной трубы, длиной ~9000 мм (9 м) и наружным диаметром ~79 мм.In a general view of the claimed object according to
На фиг.7 графически представилось возможным изобразить заявляемую бурильную трубу;Figure 7 graphically it was possible to depict the inventive drill pipe;
- по длине - в масштабе 1:36 (9000 мм : 250 мм), то есть с уменьшением в 36 раз;- in length - on a scale of 1:36 (9000 mm: 250 mm), that is, with a decrease of 36 times;
- по радиусу (R=16,5 мм см. Таблицу 1) активаторов 7.4. (на фиг.8 - поз.8.4.)… в форме полукруглых профилей…, в масштабе 1:8 (16,5 мм: 2 мм). При изображении в том же масштабе (1:36) выраженность графического изображения элемента (поз.7.4.) до степени «нормального» восприятия утрачивается, что противоречит требованиям п.2 Раздела 6.8. Правил (8). Следовательно, правильное понимание сущности данного, конкретного признака п.2 формулы и изобретения в целом, также утрачивается.- along the radius (R = 16.5 mm, see Table 1) of activators 7.4. (in Fig.8 - pos.8.4.) ... in the form of semicircular profiles ..., on a scale of 1: 8 (16.5 mm: 2 mm). When the image is on the same scale (1:36), the severity of the graphic image of the element (pos. 7.4.) Is lost to the degree of “normal” perception, which contradicts the requirements of
Поэтому для достижения необходимой степени читаемости и понимания сущности изобретения, на фиг.8, в сечении А-А на фиг.7 дано изображение элементов бурильной трубы (7.1. на фиг.8 - поз.8.1.), с увеличением в 8 раз, то есть в масштабе 1:1, в другой, вертикальной плоскости, возможной для изображения графических элементов объекта (позиций), обозначенных соответствующим порядковым номером - числом.Therefore, to achieve the necessary degree of readability and understanding of the invention, in Fig. 8, in section AA in Fig. 7, an image of the elements of the drill pipe is given (7.1. In Fig. 8 - pos. 8.1.), With an increase of 8 times, that is, on a scale of 1: 1, in another, vertical plane, possible for the image of the graphic elements of the object (positions), indicated by the corresponding serial number - number.
Кроме того, одни и те же позиции в одной и той же плоскости, например, в горизонтальной - на общем виде, на фиг.7:In addition, the same position in the same plane, for example, in horizontal - in General view, Fig.7:
- изобразить невозможно: поз.7; поз.8; поз.16 и другие;- Impossible to depict: pos. 7; pos. 8; Pos. 16 and others;
- указанные позиции возможно показать (изобразить) укрупнено, только на фиг.8.- the indicated positions can be shown (depicted) enlarged, only in Fig. 8.
- не выразительно: поз.2, требуется изобразить в другой плоскости, укрупнено (в масштабе 1:1), то есть на фиг.8.- not expressively: pos.2, it is required to be depicted in another plane, enlarged (on a 1: 1 scale), that is, in Fig. 8.
Учитывая отмеченные особенности графического изображения, в описании изобретения порядковый номер позиций на фиг.7 дублируется (в скобках) аналогичными позициями на фиг.8 и наоборот (см. описание изобретения, разделы: «Описание трубы в статике, в динамике). Именно такой порядок (дублирования позиций) нумерации позволяет качественно считывать и понять сущность изобретения.Given the noted features of the graphic image, in the description of the invention, the serial number of the positions in Fig. 7 is duplicated (in brackets) with the same positions in Fig. 8 and vice versa (see the description of the invention, sections: “Description of the pipe in static, in dynamics). It is this order (duplication of positions) of numbering that allows you to qualitatively read and understand the essence of the invention.
2.6.2. Технико-технологические параметры бурильной трубы заявляемой конструкции.2.6.2. Technical and technological parameters of the drill pipe of the claimed design.
Профиль основы - образующей винтовую поверхность - полукруглый, то есть обтекаемый формы, для снижения крутящего момента, передаваемого редуктору.The base profile - forming a helical surface - is semicircular, i.e. streamlined, to reduce the torque transmitted to the gearbox.
Количество образующих винтовую поверхность - «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» - три, то есть винтовая поверхность - «многозаходная» (3) с.148.The number of helical surface generators - “activators of the helical movement of the washing fluid flow in the annulus” - is three, that is, the helical surface is “multi-start” (3) p.148.
Образующие - «активаторы…» предназначены для передачи энергии вращения трубы в составе бурильной колонны - движению потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, то есть предназначены для преобразования (активации) поступательного движения потока - в винтовое, по винтовым впадинам 7.5. (8.5.), образованным между «активаторами…» 7.4. (8.4.), по наружной поверхности 7.3. (8.3.) трубы 7.1. (8.1.).Generators - “activators ...” are intended to transmit the rotational energy of the pipe as part of the drill string to the flow of flushing fluid in the annulus, that is, they are designed to convert (activate) the translational motion of the flow into a screw, along screw depressions 7.5. (8.5.) Formed between "activators ..." 7.4. (8.4.), On the outer surface 7.3. (8.3.) Pipes 7.1. (8.1.).
Направление вращения образующих - «активаторов…» - правое (3) с.148. Угол подъема образующих винтовую поверхность - «активаторов…» альфа - d ~60°. Совокупный шаг трех образующих винтовую поверхность - «активаторов» (один оборот трубы) ~1000 мм (~1 м) (4) с.50.The direction of rotation of the generators - “activators ...” - right (3) p.148. The angle of elevation forming the helical surface - "activators ..." alpha - d ~ 60 °. The cumulative step of the three forming the helical surface - “activators” (one turn of the pipe) ~ 1000 mm (~ 1 m) (4) p.50.
Площадь опоры каждой из трех «винтовых опорных поясов» (поз.7.8), в шаговом (~1 м) интервале: 13 см2 (3,6 см × 3,6 см), см. так же поз.9.16. на фиг.9.The area of the support of each of the three “screw support belts” (pos. 7.8), in the step (~ 1 m) interval: 13 cm 2 (3.6 cm × 3.6 cm), see also pos. 9.16. Fig.9.
Совокупная площадь опоры трех винтовых опорных поясов» (поз.7.8.) в шаговом интервале винтовой поверхности (~1 м): 39 см2 (13 см2 × 3).The total area of the support of the three screw support belts "(pos.7.8.) In the step interval of the helical surface (~ 1 m): 39 cm 2 (13 cm 2 × 3).
Удельное давление на опорную поверхность - на нижнюю стенку (поз.7.10. (8.10) ствола скважины, оказываемое трубой 7.1. (8.1), в шаговом интервале 1 м винтовой поверхности: 0,6 кг/см2 (23,7 кг: 39 см2 (см. так же таблицу 1, гр. 7).The specific pressure on the abutment surface is on the lower wall (pos. 7.10. (8.10) of the wellbore, provided by the pipe 7.1. (8.1), in the step interval of 1 m of the helical surface: 0.6 kg / cm 2 (23.7 kg: 39 cm 2 (see also table 1, column 7).
Компоновку бурильного инструмента осуществляют по принципу: на протяжении всего горизонтального и наклонного ~ свыше 45° (… отклонение оси ствола от вертикали…) участков ствола скважины компонуют из бурильных труб заявляемой конструкции (фиг.7, 8, Таблица 1), с наружным диаметром 89 мм (88,9 мм), например.The layout of the drilling tool is carried out according to the principle: throughout the entire horizontal and inclined ~ over 45 ° (... deviation of the axis of the barrel from the vertical ...) of the sections of the wellbore are assembled from drill pipes of the claimed design (Figs. 7, 8, Table 1), with an outer diameter of 89 mm (88.9 mm), for example.
Смоделированная компоновка: долото диаметром 149, 2 МСЗ - ГАУ + бурильные трубы заявляемой конструкции, с наружным диаметром 88,9 мм. На длину горизонтального (и наклонного ~ свыше 45°) участков ствола скважины….Simulated layout: a bit with a diameter of 149, 2 MSZ - GAU + drill pipes of the claimed design, with an outer diameter of 88.9 mm. For the length of horizontal (and inclined ~ over 45 °) sections of the wellbore ....
Прочие параметры, например:Other parameters, for example:
- параметры бурового раствора: У=1,06 г/см3, Т=25 с, В=3 см3/30 мин;- parameters of the drilling mud: Y = 1.06 g / cm 3, T = 25, B = 3 cm 3/30 min;
- нагрузка на долото: 5-6 т, число оборотов ротора - 120 об/мин;- load on the bit: 5-6 tons, the rotor speed - 120 rpm;
- расход: 16-18 м/с, давление на стояке: 60-70 атм;- flow rate: 16-18 m / s, pressure on the riser: 60-70 atm;
- момент при вращении - ровный; подъем компоновки произведен без затяжек;- torque during rotation - equal; the layout was lifted without puffs;
- и т.д., в зависимости от технико-технологических условий разрабатываемой скважины (горизонтальных участков ствола скважины).- etc., depending on the technical and technological conditions of the well being developed (horizontal sections of the wellbore).
2.6.3. Перечень графических изображений для пояснения заявляемого «Способа… и трубы для его осуществления».2.6.3. The list of graphic images to explain the claimed "Method ... and pipes for its implementation."
Для наглядности и лучшего представления осуществления заявляемого «Способа…», посредством заявляемой трубы, автор смоделировал ее конструкцию в двух плоскостях:For clarity and a better presentation of the implementation of the proposed "Method ...", by means of the claimed pipe, the author modeled its design in two planes:
На фиг.7 - общий вид трубы в «рабочей позиции», то есть встроенной в бурильную колонну, на горизонтальном участке ствола скважины, с изображением винтовой поверхности (с правым направлением), ее образующих - трех «активаторов винтового движения…» (поз.7.4.).Fig.7 is a General view of the pipe in the "working position", that is, embedded in the drill string, on a horizontal section of the wellbore, with the image of the helical surface (with the right direction), its components - three "screw movement activators ..." (pos. 7.4.).
На фиг.8 - сечение Г-Г на фиг.7, в вертикальной плоскости, дано изображение одной из примерного (Таблица 1) размерного ряда бурильных труб заявляемой конструкции, с наружным диаметром 89 мм., в масштабе 1:1. Кроме того, с целью исключения неточностей в толковании, как признаков формулы изобретения, так и ее сущности вообще, автор представляет элементы графического изображения, данные на «общем виде» - на фиг.7, одновременно сдублированные теми же позициями, изображенными более наглядно, в масштабе 1:1, в другой - вертикальной плоскости - на фиг.8. При этом отдельные позиции, например, элементы профилей наглядно изобразить представляется возможным только в какой - либо одной плоскости фиг.7 или фиг.8.On Fig - section GG in Fig.7, in a vertical plane, an image is given of one of the approximate (Table 1) size range of drill pipes of the claimed design, with an outer diameter of 89 mm., In a scale of 1: 1. In addition, in order to eliminate inaccuracies in the interpretation of both the features of the claims and its essence in general, the author presents elements of a graphic image, data in a “general view” - in Fig. 7, simultaneously duplicated by the same positions, shown more clearly, in a scale of 1: 1, in another, a vertical plane, in FIG. In this case, it is possible to clearly depict individual positions, for example, the elements of profiles, only in any one plane of Fig. 7 or Fig. 8.
На фиг.9 дано графическое изображение фрагмента развертки заявляемой трубы 9.1. с изображением также развернутых фрагментов трех ее «винтовых опорных поясов» поз.9.8. (7.8.) с опорными профилями 8.9., совмещенными (равными) с нижней стенкой (с ее радиусом) 7.10. (8.10) горизонтального участка ствола скважины), условно изображенной в виде продольной, параллельной оси ствола скважины, опорной поверхности (поз.9.11.): условная ширина принята равной ширине опорного профиля (поз.8.9. на фиг.8) трубы, с наружным диаметром 89 мм, изображенной в масштабе 1:1 на фиг.8) и пересекающих ее (поз.9.11.) при вращении трубы 7.1., под углом подъема d ~60° винтовой поверхности - трех ее образующих (поз.8.4. (7.4.), (на фиг.9 не показаны).Figure 9 is a graphical depiction of a fragment of a scan of the claimed pipe 9.1. with the image of also expanded fragments of its three “screw support belts” pos.9.8. (7.8.) With supporting profiles 8.9., Combined (equal) with the bottom wall (with its radius) 7.10. (8.10) of the horizontal section of the wellbore), conventionally depicted in the form of a longitudinal, parallel to the axis of the wellbore, support surface (pos. 9.11.): The conditional width is taken equal to the width of the support profile (pos. 8.9. In Fig. 8) of the pipe, with the outer with a diameter of 89 mm, shown on a 1: 1 scale in Fig. 8) and intersecting it (pos. 9.11.) with the rotation of the pipe 7.1., at an elevation angle d ~ 60 ° of the screw surface - its three generators (pos. 8.4. (7.4 .), (not shown in FIG. 9).
Площадь пересечения 9.16. опорной поверхности 9.11. нижней стенки 7.10. (8.10.) ствола скважины и каждой из трех «винтовых опорных поясов» 9.8. (7.8.) по их соответственно, трем опорным профилям 8.9., будет соответствовать, как наглядно изображено на фиг.9, для трубы с наружным диаметром 89 мм (см. фиг.8, а так же Таблицу 1) фигуре - параллелограмму со сторонами 3,6 см, т.е. ромбу, характеризующему, собственно, опорную поверхность каждой из трех «винтовых опорных поясов поз.9.8. (7.8.).The intersection area is 9.16. bearing surface 9.11. bottom wall 7.10. (8.10.) The wellbore and each of the three “screw support belts” 9.8. (7.8.) According to their three supporting profiles 8.9., Respectively, will correspond, as is clearly shown in Fig. 9, for a pipe with an outer diameter of 89 mm (see Fig. 8, as well as Table 1) to the figure - a parallelogram with sides 3.6 cm, i.e. rhombus, characterizing, in fact, the supporting surface of each of the three "screw support belts pos.9.8. (7.8.).
Тогда если каждый из трех «винтовых опорных поясов» 7.8. (9.8.) расположен под углом 120° по наружной поверхности трубы (см. на фиг.8) с наружным диаметром, равным 89 мм, то линейный интервал расположения «винтовых опорных поясов» 7.8. (9.8.) по ее наружной поверхности 7.3. (8.3.) составит: ~90 мм (ПД:3=(3,14×89:3).Then if each of the three "screw support belts" 7.8. (9.8.) Is located at an angle of 120 ° along the outer surface of the pipe (see Fig. 8) with an external diameter equal to 89 mm, then the linear spacing of the arrangement of “screw support belts” is 7.8. (9.8.) Along its outer surface 7.3. (8.3.) Will be: ~ 90 mm (PD: 3 = (3.14 × 89: 3).
То есть линейный интервал расположения между собой «винтовых опорных поясов» 7.8. (9.8.) каждой трубы 7.1. (9.1.) составляет ~ величину диаметра (в мм) этой трубы.That is, the linear spacing of the arrangement of “screw support belts” 7.8. (9.8.) Of each pipe 7.1. (9.1.) Is ~ the diameter (in mm) of this pipe.
При этом рассмотрим динамику взаимодействия каждой из трех «винтовых опорных поясов» 9.8. - с опорной поверхностью (условно) 9.11. нижней стенки 7.10. (8.10) горизонтального участка ствола скважины.In this case, we consider the dynamics of interaction of each of the three “screw support belts” 9.8. - with a supporting surface (conditionally) 9.11. bottom wall 7.10. (8.10) a horizontal section of the wellbore.
Труба 9.1. (8.1.) при вращении опирается на нижнюю стенку 7.10. (8.10) ствола скважины по трем участкам (поз.9.16. см. на фиг.9) пересечения опорного профиля 8.9. каждого из трех «винтовых опорных поясов» 9.8. - с опорной поверхностью 9.11 (условная граница в пунктирных линиях).Pipe 9.1. (8.1.) During rotation rests on the lower wall 7.10. (8.10) the wellbore in three sections (pos. 9.16. See Fig. 9) of the intersection of the support profile 8.9. each of the three "screw support belts" 9.8. - with a supporting surface of 9.11 (conditional border in dashed lines).
Поэтому при вращении (на фиг.9: при перемещении трубы 9.1. - по стрелке вправо), в цикле одного оборота, то есть в шаговом цикле, от начала цикла (условно: сверху - вниз) - три участка (поз.9.16., см. на фиг.9) пересечения опорного профиля 8.9. (на фиг.9 не видно) опорного пояса 9.8. (7.8.) с опорной поверхностью 9.11. будут «перемещаться» (условно) по стрелке, по оси симметрии трубы 9.1., до конца шагового цикла (~1 м) - следующей позиции 9.16., преодолевая силу трения - скольжения, с кратно уменьшенным коэффициентом, вследствие упрочнения зоны опорного профиля (поз.8.17). При длине трубы 9.1. (7.1.) ~9 м., параллельно, циклически работают восемь шаговых циклов (см. фиг.7).Therefore, during rotation (in Fig. 9: when moving the pipe 9.1. - in the direction to the right), in a cycle of one revolution, that is, in a step cycle, from the beginning of the cycle (conditionally: from top to down) - three sections (pos. 9.16., see figure 9) the intersection of the support profile 8.9. (not visible in FIG. 9) of the support belt 9.8. (7.8.) With a supporting surface 9.11. will “move” (conditionally) in the direction of the arrow, along the symmetry axis of the pipe 9.1., until the end of the step cycle (~ 1 m) - the next position 9.16., overcoming the friction - sliding force, with a multiple factor, due to the strengthening of the support profile zone (pos. .8.17). With a pipe length of 9.1. (7.1.) ~ 9 m., In parallel, eight step cycles work cyclically (see Fig. 7).
Поэтому для обеспечения большего ресурса работы трубы 9.1. (8.1.), зоны (поз.8.17.) опорных профилей 8.9. (на фиг.9 не видно) трех «винтовых опорных поясов» 9.8. упрочняют посредством специальной термической обработки (условная граница упрочненной зоны (поз.8.17): от собственно опорной поверхности (поз.8.9.) ~ до уровня наружного диаметра замка бурильного (поз.8.13.), в пунктирных линиях, на фиг.8), например, в установках индукционного нагрева, посредством токов высокой частоты, с последующим охлаждением в специальных средах и т.д.Therefore, to ensure a longer service life of the pipe 9.1. (8.1.), Zones (pos.8.17.) Of support profiles 8.9. (not visible in FIG. 9) three “screw support belts” 9.8. harden by means of special heat treatment (conditional boundary of the hardened zone (pos.8.17): from the actual bearing surface (pos.8.9.) ~ to the level of the outer diameter of the drill joint (pos.8.13.), in dashed lines, in Fig.8), for example, in induction heating installations, by means of high-frequency currents, followed by cooling in special environments, etc.
Для необходимости проходки пластов, представленных твердыми породами или например, песчаниками, «зону упрочненную (поз.8.17.) опорного профиля» создают путем применения специальных покрытий, либо, например, армированием твердым сплавом, стойким к истиранию.For the necessity of penetrating formations represented by hard rocks or sandstones, for example, a “hardened zone (pos. 8.1.) Support profile” is created by using special coatings, or, for example, by abrasion-resistant hard alloy.
2.6.4. Описание работы бурильной трубы при осуществлении способа.2.6.4. Description of the work of the drill pipe in the implementation of the method.
Трубы 7.1. (8.1.) посредством бурильных замков 7.13. и 7.15. по замковым соединениям встраивают в бурильную колонну, на протяжении всех, преимущественно, горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины.Pipes 7.1. (8.1.) By means of drill joints 7.13. and 7.15. over the interlocks, they are embedded in the drill string, throughout all, mainly horizontal (and inclined) sections of the wellbore.
По условиям горизонтального бурения участок бурильной колонны из труб 7.1. (8.1.), под силой тяжести (23, 7 кг. - на «шаговый» интервал ~ в 1 м) опирается на нижнюю стенку 7.10 (8.10.) ствола скважины, по опорным профилям 8.9. (на фиг.7 не видно) трех соответствующих «винтовых опорных поясов» 9.8. (на фиг.8 не видно).According to the conditions of horizontal drilling, the section of the drill string from pipes 7.1. (8.1.), Under gravity (23, 7 kg. - on the “step” interval ~ 1 m) it rests on the bottom wall 7.10 (8.10.) Of the wellbore, along supporting profiles 8.9. (not visible in FIG. 7) three corresponding “screw support belts” 9.8. (Fig. 8 is not visible).
Как установлено имперически (см. на фиг.9), а также из расчетов (см. раздел 2.6.2. описания) формы и площади пересечения трех условных опорных поверхностей 9.16. горизонтального участка ствола скважины, на ее нижней стенке 7.10. (8.10) - с опорными профилями 8.9. (см. так же Таблицу 1), труба 7.1. (8.1.) с наружным диаметром, например, 89 мм, оказывает удельное давление в 0,6 кг/см2, в шаговом интервале в ~1 м, совокупно тремя опорными поверхностями 9.16. на опорную поверхность (условно, в пунктирных линиях) поз.9.11. нижней стенки 7.10. (8.10) ствола скважины, преимущественно, ее горизонтального участка.As established empirically (see Fig. 9), as well as from calculations (see section 2.6.2. Descriptions) of the shape and intersection area of three conditional supporting surfaces 9.16. horizontal section of the wellbore, on its bottom wall 7.10. (8.10) - with supporting profiles 8.9. (see also Table 1), pipe 7.1. (8.1.) With an external diameter of, for example, 89 mm, exerts a specific pressure of 0.6 kg / cm 2 , in a step interval of ~ 1 m, with a total of three supporting surfaces 9.16. on the supporting surface (conditionally, in dashed lines) pos.9.11. bottom wall 7.10. (8.10) the wellbore, mainly its horizontal section.
Такая незначительная величина удельного давления достигнута за счет равномерного распределения «пошагового) веса (23, 7 кг.) трубы 7.1. (8.1.) по всей поверхности каждого опорного профиля 8.9., каждого из соответствующих трех «винтовых опорных поясов» 9.8. Тем самым предотвращается возможность их вдавливания в поверхность нижней стенки 7.10. (8.10) ствола скважины и ее разрушения, в случае если разбуриваемые пласты представлены мягкими породами.Such an insignificant value of specific pressure is achieved due to the uniform distribution of the “step-by-step” weight (23, 7 kg.) Of the pipe 7.1. (8.1.) Over the entire surface of each support profile 8.9., Each of the corresponding three "screw support belts" 9.8. This prevents them from being pressed into the surface of the lower wall 7.10. (8.10) the borehole and its destruction, if the drilled strata are represented by soft rocks.
Тем самым достигается не только решение технической задачи, но и технический результат: «эффективное и надежное бурение горизонтальных участков ствола скважины», в том числе в пластах, представленных мягкими породами.Thereby, not only a solution to the technical problem is achieved, but also the technical result: “effective and reliable drilling of horizontal sections of the wellbore”, including in formations represented by soft rocks.
На горизонтальном (наклонном) участке ствола скважины (фиг.7) труба 7.1. (8.1.) в составе бурильной колонны вращается вправо, (по радиальным стрелкам), с осевой нагрузкой Q на долото (по стрелке в осевом направлении).On the horizontal (inclined) section of the wellbore (Fig.7) pipe 7.1. (8.1.) As part of the drill string rotates to the right, (along the radial arrows), with an axial load Q on the bit (along the arrow in the axial direction).
При этом посредством трех «активаторов 7.4. (8.4.) винтового движения» труба 7.1. (8.1.) приводит в винтовое движение (активирует) восходящий поток промывочной жидкости 7.6. (8.6.), путем его направления по образованным между «активаторами…» 7.4. (8.4.) винтовым впадинам 7.5. (8.5.), по траектории - по спирально направленным стрелкам.Moreover, through three “activators 7.4. (8.4.) Screw movement "pipe 7.1. (8.1.) Drives (activates) the upward flow of flushing fluid 7.6. (8.6.), By directing it along the lines formed between the “activators ...” 7.4. (8.4.) Screw hollows 7.5. (8.5.), Along the trajectory - along spiral arrows.
Именно спиралеобразное выполнение (расположение) образующих винтовую поверхность - трех «активаторов» 7.4. (8.4.) по телу 7.2. (8.2.) трубы 7.1. (8.1.), то есть расположение под некоторым углом - альфа (см. на фиг.9: d ~60°) - к оси трубы 7.1. 8.1.), вектор энергии ее вращения направлен именно под углом - альфа (d) к оси трубы, то есть по винтовой поверхности трубы - по винтовым впадинам 7.6. (8.6.), см. на фиг.7, 8, по спирально-направленным стрелкам (поз.7.6., 8.6.).It is the spiral-shaped embodiment (arrangement) of the helical surface that forms the three “activators” 7.4. (8.4.) Through the body 7.2. (8.2.) Pipes 7.1. (8.1.), That is, the location at a certain angle - alpha (see Fig. 9: d ~ 60 °) - to the pipe axis 7.1. 8.1.), The energy vector of its rotation is directed exactly at an angle - alpha (d) to the axis of the pipe, that is, along the screw surface of the pipe - along the helical depressions 7.6. (8.6.), See Figs. 7, 8, along spiral arrows (pos. 7.6., 8.6.).
Если в известных способах очистки (см. выше, в разделе 2.1. описания «Существующее положение проблемы») давление потока промывочной жидкости 7.6. (8.6) в затрубном пространстве, со стороны нижней стенки 7.10. (8.10.) ствола скважины отсутствует, отчего происходит в процессе бурения выпадение шлама (см. фиг.1, 3, 4) и засорение горизонтального участка скважины, то есть некачественная и неэффективная очистка.If in known cleaning methods (see above, in section 2.1. Of the description of the “Existing Situation of the Problem”), the pressure of the wash liquid flow is 7.6. (8.6) in the annulus, from the side of the lower wall 7.10. (8.10.) The wellbore is absent, which leads to the loss of sludge during the drilling process (see Figs. 1, 3, 4) and clogging of the horizontal section of the well, that is, poor-quality and inefficient cleaning.
То по заявляемому «Способу очистки…» заявляемая конструкция трубы для осуществления «Способа…» на протяжении всего горизонтального участка ствола скважины никогда не контактирует (фиг.7 поз.7.8.) своей наружной поверхностью 7.3. (8.3.) с нижней стенкой 7.10. (8.10.) ствола скважины. Поток промывочной жидкости 7.6. (8.6) на всем протяжении затрубного пространства бурильной колонны горизонтального участка ствола скважины (см. на фиг.7: показано спирально направленными стрелками - поз.7.6.) омывает затрубное пространство, циркулируя в нем по винтовым впадинам 7.5 (8.5.).That according to the claimed "Method of cleaning ..." the claimed pipe design for the implementation of the "Method ..." throughout the entire horizontal section of the wellbore never contacts (Fig.7 pos.7.8.) With its outer surface 7.3. (8.3.) With the bottom wall 7.10. (8.10.) The wellbore. Flushing fluid flow 7.6. (8.6) throughout the annular space of the drill string of a horizontal section of the wellbore (see Fig. 7: shown by spiral arrows - pos.7.6.) Washes the annular space, circulating in it along the screw hollows 7.5 (8.5.).
Более того, как видно на фиг.8, при прохождении потока промывочной жидкости 8.6. в затрубном пространстве, с верхней его зоны - в нижнюю (см. на фиг.8 поз.8.6., справа по стрелкам), затрубное кольцевое пространство сужается до величины радиуса 8.7. «активатора»… 8.4., т.е. от поверхности нижней стенки 8.10. (7.10.) - до наружной поверхности 8.3. (7.3.) трубы 8.1. (7.1.), то есть более, чем в 3 раза.Moreover, as can be seen in Fig. 8, with the passage of the flow of flushing fluid 8.6. in the annulus, from its upper zone to the lower (see Fig. 8 pos.8.6, right arrow), the annular annular space narrows to a radius of 8.7. “Activator” ... 8.4., I.e. from the surface of the bottom wall 8.10. (7.10.) - to the outer surface 8.3. (7.3.) Pipes 8.1. (7.1.), I.e. more than 3 times.
В подобных объективно создавшихся условиях горизонтального бурения, в нижней зоне затрубного пространства (поз.8.10.) у циркулирующего по винтовым впадинам 8.5. потока промывочной жидкости 8.6. давление кратно, соответственно, возрастает.In such objectively created conditions of horizontal drilling, in the lower zone of the annulus (pos. 8.10.) In the case of circulating along helical depressions 8.5. flushing fluid flow 8.6. the pressure increases accordingly.
Как следствие воздействия энергии вращения трубы 8.1. (7.1.) через «активаторы винтового движения»… 8.4. (7.4.), происходит возрастание энергии активированного потока промывочной жидкости (на фиг.8, справа, поз 8.6.). То есть возрастает скорость ее потока (поз.8.6), характеризующая действие центробежной силы потока промывочной жидкости 8.6. в затрубном пространстве, обеспечивающая состояние постоянной ее динамики, необходимой и достаточной для обеспечения профилактики выпадения шлама, его последующего отложения и т.д.. То есть достигается качественная и эффективная очистка ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков и, как следствие, достигается технический результат: надежное и эффективное бурение горизонтальных участков ствола скважины.As a result of the impact of the energy of rotation of the pipe 8.1. (7.1.) Through the “screw motion activators” ... 8.4. (7.4.), There is an increase in the energy of the activated flow of washing liquid (in Fig. 8, on the right, pos. 8.6.). That is, its flow rate increases (pos. 8.6), which characterizes the action of the centrifugal force of the wash fluid flow 8.6. in the annulus, providing a state of its constant dynamics, necessary and sufficient to ensure the prevention of sludge loss, its subsequent deposition, etc. That is, high-quality and effective cleaning of the wellbore is achieved when drilling its horizontal sections and, as a result, the technical result is achieved : reliable and efficient drilling of horizontal sections of the wellbore.
2.6.5. Пояснение траектории вращения бурильной трубы2.6.5. Explanation of the rotation path of the drill pipe
При этом труба 7.1. (8.1.) в составе всей колонны горизонтального (наклонного) участка ствола скважины вращается по сложной траектории.In this case, the pipe 7.1. (8.1.) As part of the entire column of the horizontal (inclined) section of the wellbore rotates along a complex path.
Траекторию вращения трубы определяет не собственно ось ее вращения, а поверхность ее опоры - нижней стенки 7.10. (8.10.) горизонтального (наклонного) участка ствола скважины. Поэтому опорный профиль 8.9. (в плоскости фиг.7 не видно) «винтового опорного пояса» 7.8. (в плоскости фиг.8 не видно), преодолевая силу трения скольжения по нижней стенке 8.10, под воздействием силы тяжести трубы 7.1. (8.1.), как бы «копирует» поверхность нижней стенки 8.10 (7.10) ствола скважины и принимает форму ее (стенки) радиуса, до степени совмещения трущихся поверхностей 8.9. и 8.10.The trajectory of rotation of the pipe is determined not by the axis of its rotation itself, but by the surface of its support - the lower wall 7.10. (8.10.) Horizontal (inclined) section of the wellbore. Therefore, the support profile 8.9. (not visible in the plane of FIG. 7) of the "screw support belt" 7.8. (not visible in the plane of FIG. 8), overcoming the sliding friction force along the bottom wall 8.10, under the influence of the pipe gravity 7.1. (8.1.), As it were, “copying” the surface of the lower wall 8.10 (7.10) of the wellbore and takes the form of its (wall) radius, to the extent of matching rubbing surfaces 8.9. and 8.10.
Такая форма - путем «притирания», до степени совмещения радиальных поверхностей выполняет еще и другую функцию: в случае попадания в состав шлама крупных фракций выбуренной породы, они будут (потенциально) накапливаться на нижней стенке 7.10. (8.10) ствола скважины.This form - by “rubbing”, to the degree of alignment of the radial surfaces, also performs another function: if large fractions of cuttings get into the sludge, they will (potentially) accumulate on the bottom wall 7.10. (8.10) the borehole.
Подобное «засорение» (потенциально) сектора нижней стенки 8.10. (7.10.) горизонтального участка ствола скважины устраняется также на уровне его профилактики.Similar “clogging” of the (potentially) sector of the lower wall 8.10. (7.10.) The horizontal section of the wellbore is also eliminated at the level of its prevention.
Снабжение наружной поверхности 7.3. (8.3.) бурильной трубы 7.1. (8.1.) тремя активаторами 7.4. (8.4.) в виде полукруглых профилей, при вершине выполненных в виде, соответственно, «трех винтовых опорных поясов 7.8. (в плоскости фиг.8 не видно), своими опорными профилями 8.9. «наглухо» совмещаются с поверхностью нижней стенки 8.10 (7.10) ствола скважины, механически перемещают выпавшие крупные фракции выбуренной породы. В ходе дальнейшего вращения бурильной трубы 7.1. (8.1.), по винтовым впадинам 7.5. (8.5.) фракции выносятся активированным винтовым движением потока промывочной жидкости 7.6. (8.6.) в верхнюю часть затрубного пространства, на очередной цикл (оборот, шаг) винтовой поверхности трубы 7.1. (8.1.). И так далее, по мере вращения трубы 7.1. (8.1.), то есть повторения циклов, до выноса в составе потока промывочной жидкости 7.5. (8.5.) выбуренной породы (шлама), включая крупные фракции, наружу.Supply of an external surface 7.3. (8.3.) Drill pipe 7.1. (8.1.) By three activators 7.4. (8.4.) In the form of semicircular profiles, at the apex made in the form, respectively, of “three screw support belts 7.8. (in the plane of Fig. 8 is not visible), with its supporting profiles 8.9. “Tightly” are combined with the surface of the bottom wall 8.10 (7.10) of the wellbore, mechanically moving the precipitated large fractions of the cuttings. During further rotation of the drill pipe 7.1. (8.1.), Along the helical depressions 7.5. (8.5.) Fractions are carried out by the activated helical movement of the flow of washing liquid 7.6. (8.6.) To the upper part of the annulus, for the next cycle (revolution, step) of the pipe screw surface 7.1. (8.1.). And so on, as the pipe rotates 7.1. (8.1.), That is, repeating cycles, before removal as part of the wash fluid stream 7.5. (8.5.) Cuttings (sludge), including coarse fractions, outward.
2.7. Технический результат.2.7. The technical result.
По группе заявляемых изобретений, в результате исследования существующего положения проблемы по темам автором были выявлены и сформулированы технические задачи по каждой из тем, решение которых причинно-следственно обусловило и обосновало получение соответствующего технического результата.For the group of claimed inventions, as a result of studying the existing situation of the problem by topics, the author identified and formulated technical tasks for each of the topics, the solution of which causally determined and substantiated the receipt of the corresponding technical result.
2.7.1. По «Способу очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков».2.7.1. According to the "Method of cleaning the wellbore while drilling its horizontal sections."
Решена техническая задача «по разработке способа по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков», превосходящего мировой уровень техники.The technical problem “to develop a method for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections”, which exceeds the world level of technology, has been solved.
Разработан новый «Способ…», позволяющий вести очистку горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины, в процессе их бурения, на уровне профилактики выпадения шлама из состава потока промывочной жидкости, то есть на уровне предупреждения столь неблагоприятной причинно-следственной цепи явлений, сопровождавших процесс горизонтального бурения:A new “Method ...” has been developed, which allows cleaning horizontal (and inclined) sections of the wellbore, during their drilling, at the level of preventing sludge from falling out of the wash liquid stream, that is, at the level of preventing such an unfavorable causal chain of phenomena that accompanied the process horizontal drilling:
- вследствие выпадения шлама, осаждения и отложения его частиц вдоль колонны бурильных труб, на нижней стенке ствола скважины, линия контакта и трения (см. фиг.2, поз.2.1.) перерастает, соответственно, в площадь контакта (см. фиг.3, поз.3.1., фиг.4, поз.4.1.) и трения;- due to the loss of sludge, sedimentation and deposition of its particles along the drill pipe string on the bottom wall of the wellbore, the contact and friction line (see figure 2, item 2.1.) develops, respectively, into the contact area (see figure 3 , item 3.1., figure 4, item 4.1.) and friction;
- кратно увеличиваются крутящий момент и осевая нагрузка, передаваемые инструменту (долото);- Torque and axial load transmitted to the tool (chisel) are multiplied;
- соответственно, кратно увеличиваются энергетические затраты на единицу длины проходки скважины;- accordingly, energy costs per unit length of a well sinking are multiplied;
- для исключения прихвата, «опасности» возможности разрыва и потери бурильной колонны, необходимость периодической очистки горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины, то есть периодическое прекращение работ по бурению скважины;- to eliminate sticking, “danger” of the possibility of rupture and loss of the drill string, the need for periodic cleaning of horizontal (and inclined) sections of the wellbore, that is, the periodic cessation of well drilling;
- как следствие всего негативного, снижается надежность и эффективность бурения: увеличиваются сроки изыскательных работ, повышается стоимость конечного продукта, например, нефти и газа, снижается их конкурентоспособность на мировом рынке.- as a result of all the negative, reliability and efficiency of drilling are reduced: the time for surveying is being increased, the cost of the final product, for example, oil and gas, is increasing, and their competitiveness on the world market is decreasing.
Решение технической задачи по разработке «Способа по качественной и эффективной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков» позволило устранить вышеуказанный перечень - причинно-следственную цепь сопровождающих процесс негативных явлений, совокупно снижающих надежность и эффективность бурения горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины.The solution of the technical problem of developing a “Method for high-quality and effective cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections” made it possible to eliminate the above list - a causal chain of negative phenomena accompanying the process, which together reduces the reliability and efficiency of drilling horizontal (and inclined) sections of the wellbore.
Как следствие, получен технический результат: повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины.As a result, the technical result was obtained: improving the reliability and efficiency of drilling horizontal (and inclined) sections of the wellbore.
2.7.2. По трубе для осуществления способа очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.2.7.2. A pipe for implementing a method of cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections.
В разделе 2.3. «Выбор прототипа» автором проанализировано, насколько возможно осуществление «Способа очистки…» посредством использования трубы-«прототипа» (4) с.63-65.Section 2.3. “The choice of the prototype” by the author analyzed how possible the implementation of the “Method of cleaning ...” by using the pipe “prototype” (4) p.63-65.
Автор ставит задачу разработки «Способа очистки…» на принципиально ином уровне, качественно превосходящем мировой: на уровне профилактики выпадения шлама (его последующего отложения, накопления и засорения устья ствола скважины, ее горизонтального участка).The author sets the task of developing a "Method of cleaning ..." at a fundamentally different level, qualitatively superior to the world: at the level of prevention of sludge loss (its subsequent deposition, accumulation and clogging of the wellbore mouth, its horizontal section).
По заявляемому «Способу очистки…» необходимо, следовательно, предложение новых функций, в процессе горизонтального бурения, а именно:According to the claimed "Method of cleaning ..." it is therefore necessary to propose new functions in the process of horizontal drilling, namely:
- очистку ствола скважины осуществлять путем профилактики выпадения шлама;- clean the wellbore by preventing sludge;
- для чего поток (восходящий) промывочной жидкости, «заставить» двигаться по строго заданной траектории затрубного пространства, путем ее активации по винтовой поверхности;- why the flow (ascending) of the flushing fluid is “forced” to move along a strictly defined trajectory of the annulus by activating it along the helical surface;
- в свою очередь, для осуществления подобной сложной и принципиально новой операции в процессе горизонтального бурения, необходимо:- in turn, for the implementation of such a complex and fundamentally new operation in the horizontal drilling process, it is necessary:
- использование кинетической энергии вращения всей колонны бурильных труб (для обеспечения винтовой активации шлама в составе потока промывочной жидкости в затрубном пространстве, на всей протяженности горизонтальных участков ствола скважины);- the use of kinetic energy of rotation of the entire drill pipe string (to ensure helical activation of sludge in the flushing fluid flow in the annulus, over the entire length of the horizontal sections of the wellbore);
- использование действия центробежной силы (энергии) активированного по винтовой поверхности движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве.- the use of the action of centrifugal force (energy) activated on the helical surface of the movement of the flow of flushing fluid in the annulus.
Идея выбора в том, чтобы на базе уже имеющейся только у «прототипа» функции «механизма профилактики прихвата» в виде «имеющихся трех плоских вырезов… (т.е. в виде винтовой поверхности) по наружной поверхности трубы (4) с.63-65, создать дополнительные функциональные возможности, необходимые и достаточные для осуществления заявляемого «Способа очистки…».The idea of the choice is that on the basis of the function of the “sticking prevention mechanism” already available only in the “prototype” in the form of “existing three flat cutouts ... (i.e. in the form of a helical surface) along the outer surface of the pipe (4) p.63- 65, to create additional functionality necessary and sufficient for the implementation of the proposed "Method of cleaning ...".
В частности, снабжение наружной поверхности трубы тремя «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» обеспечивает функции:In particular, the supply of the outer surface of the pipe with three “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus” provides the functions:
- каждый из трех «активаторов…» выполняет функцию «механизма прерывания прихвата»;- each of the three “activators ...” performs the function of “interruption sticking mechanism”;
- выполнение наружной поверхности трубы винтовой обеспечивает наиболее оптимальную, то есть эффективную траекторию движения шлама (в составе промывочной жидкости) в затрубном пространстве;- the execution of the outer surface of the screw pipe provides the most optimal, that is, an effective trajectory of the sludge (as part of the flushing fluid) in the annulus;
- что, в свою очередь, обеспечивает наиболее эффективные гидродинамические условия поддержания в затрубном пространстве взвешенного состояния шлама, то есть условия для наиболее устойчивого состояния профилактики выпадения шлама и, как следствие, обеспечивает наиболее эффективную и качественную очистку ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков.- which, in turn, provides the most effective hydrodynamic conditions for maintaining a suspended state of sludge in the annulus, that is, the conditions for the most stable state of prevention of sludge precipitation and, as a result, provides the most effective and high-quality cleaning of the wellbore when drilling its horizontal sections.
Очевидно, что выбранная в качестве «прототипа» известная «Спиральная бурильная труба (4) с.63-65 не может быть использована для осуществления заявленного «Способа очистки…», в силу ее функциональной ограниченности.It is obvious that the well-known “Spiral drill pipe (4) p.63-65, selected as a“ prototype ”, cannot be used to implement the claimed“ Cleaning Method ... ”due to its functional limitations.
Техническая задача разработки конструкции бурильной трубы для осуществления «Способа по качественной очистке ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков»: Расширение функциональных возможностей спиральной бурильной трубы (4) с.63-65, выбранной за «прототип».The technical task of developing the design of the drill pipe for the implementation of the "Method for high-quality cleaning of the wellbore while drilling its horizontal sections": Expanding the functionality of the spiral drill pipe (4) p.63-65, selected for the "prototype".
Как следствие решения указанной технической задачи, достигнуто получение технического результата: повышение надежности и эффективности бурения горизонтальных участков ствола скважины».As a result of solving the indicated technical problem, the technical result was achieved: improving the reliability and efficiency of drilling horizontal sections of the wellbore. "
2.7.3. Экономическая эффективность использования заявляемой группы изобретений («цена вопроса»).2.7.3. The economic efficiency of the use of the claimed group of inventions ("issue price").
«Нефтеносные пласты, расположенные под участками поверхности земли с сильно пересеченным рельефом местности (овраги, холмы, горы), обычно вскрываются наклонными скважинами» (включая ее горизонтальные участки)». «Турбинное бурение наклонных скважин» (второе дополненное и переработанное издание), издательство «НЕДРА» Москва 1965, далее (7) с.6.“Oil strata located beneath areas of land with a strongly crossed terrain (ravines, hills, mountains) are usually exposed by inclined wells” (including its horizontal sections). ” “Turbine drilling of deviated wells” (second supplemented and revised edition), NEDRA Publishing House Moscow 1965, further (7) p.6.
Возросшие объемы бурения приводят к необходимости сооружать наклонно-горизонтальные скважины на нефтяные (газовые) участки, залегающие под дном морей, включая дно ледовитого океана, например, прилегающего арктического шельфа и т.п..Increased drilling volumes lead to the need to build inclined horizontal wells on oil (gas) sections lying under the bottom of the seas, including the bottom of the Arctic Ocean, for example, the adjacent Arctic shelf, etc.
По оценкам специалистов, посредством вертикального бурения удается освоить до ~50% залегающих пластов энергоносителей: нефти, газа, газоконденсата, например.According to experts, through vertical drilling it is possible to master up to ~ 50% of the underlying layers of energy carriers: oil, gas, gas condensate, for example.
Остальные ~50% (а по последним оценкам - до 70%) на различных уровнях, пластов ограниченной толщины (многопластовых залежей), вокруг уже пробуренных вертикальных скважин, возможны и экономически целесообразны к освоению (прирост добычи), путем горизонтального забуривания в том числе, с уже отработанных вертикальных скважин, на различных уровнях, направлениях, посредством заявляемой группы изобретений «Способ очистки ствола скважины при бурении ее горизонтальных участков и труба для осуществления способа».The rest ~ 50% (and according to the latest estimates - up to 70%) at various levels, formations of limited thickness (multilayer reservoirs), around already drilled vertical wells, are possible and economically feasible to develop (production growth), by horizontal drilling, including from already practiced vertical wells, at various levels, directions, through the claimed group of inventions "Method for cleaning a wellbore while drilling its horizontal sections and pipe for implementing the method."
Какова «цена вопроса» разработки, патентования и промышленного использования заявляемой группы изобретений на национальном и международном уровнях, в рыночном аспекте?What is the “issue price” of the development, patenting and industrial use of the claimed group of inventions at the national and international levels, in the market aspect?
На национальном уровнеAt national level
Прогнозируя (допуская) падение цен на энергоносители, например, в последний период динамики всемирной рецессии, реализация заявляемой группы изобретений позволит покрыть (возместить) снижение поступлений в бюджет страны, за счет увеличения объемов добычи, посредством заявляемой группы изобретений.Predicting (allowing) a fall in energy prices, for example, in the last period of the global recession, the implementation of the claimed group of inventions will cover (compensate) the decrease in revenue to the country’s budget, by increasing production volumes, by means of the claimed group of inventions.
Причем, учитывая технологичность и нетрудоемкость процесса производства трубы для осуществления заявляемого «Способа…», с одной стороны, и надежное и эффективное горизонтальное бурение (включая бурение на сланцевую нефть), в том числе, путем забуривания с уже отработанных вертикальных скважин, посредством заявляемой группы изобретений, с другой стороны, их серийное применение на промыслах страны возможно ожидать уже в конце 2015 - начале 2016 года.Moreover, given the manufacturability and laboriousness of the pipe production process for implementing the inventive "Method ...", on the one hand, reliable and efficient horizontal drilling (including shale oil drilling), including by drilling from already worked out vertical wells, by means of the claimed group inventions, on the other hand, their serial application in the fields of the country can be expected in late 2015 - early 2016.
На международном уровне.On the international level.
На международном форуме «Открытые инновации» в октябре - ноябре 2012 года в г. Москва была озвучена мирового уровня проблемная тема «Рециркулирование мест добычи». Относительно нефтедобычи означает повторное использование уже отработанных (вертикальных) скважин.At the international forum “Open Innovations” in October - November 2012 in Moscow, the problematic topic “Recycling of production sites” was voiced at the world level. Regarding oil production, it means the reuse of already worked (vertical) wells.
То есть тема экономической целесообразности освоения остатка нефтеносных, например, пластов ограниченной толщины, путем горизонтального забуривания с уже отработанных вертикальных скважин, актуальна и в международном аспекте.That is, the topic of economic feasibility of developing the remainder of oil-bearing, for example, formations of limited thickness, by horizontal drilling from vertical wells already worked out, is also relevant in the international aspect.
За истекший период нефтедобычи, по крайней мере, 20-го века в каждой добывающей стране сформировалась соответствующая «карта дислокации отработанных мест нефтедобычи». Но вертикальным бурением удается освоить, по мнению специалистов, до ~30 ~50% залегающих нефтеносных пластов.Over the past period of oil production, at least the 20th century, in each producing country, a corresponding “map of the location of worked out oil production sites” has been formed. But vertical drilling manages to master, according to experts, up to ~ 30 ~ 50% of the underlying oil strata.
Следовательно, за отмеченный период в каждой нефтедобывающей, например, стране сформирована своеобразная «карта», до ~50 ~70% остатка залегающих пластов энергоносителей - нефти, газа, газоконденсата, возможных и экономически целесообразных к добыче:Therefore, for the noted period, in each oil-producing, for example, country, a kind of “map” is formed, up to ~ 50 ~ 70% of the rest of the underlying layers of energy carriers - oil, gas, gas condensate, possible and economically feasible for production:
- путем наклонно-горизонтального бурения (по условиям ландшафта);- by inclined horizontal drilling (according to landscape conditions);
- либо путем горизонтального забуривания с уже отработанных вертикальных скважин, на различных уровнях, направлениях нефтеносных, например, горизонтов, залегающих один над другим.- either by horizontal drilling from already practiced vertical wells, at various levels, oil-bearing directions, for example, horizons lying one above the other.
Это значит, что экономически целесообразным и перспективным представляется:This means that it seems economically feasible and promising:
- не только (и не столько) собственно международное патентование заявляемой для национального патентования группы изобретений и потенциально возможных к патентованию объектов интеллектуальной собственности (см. подраздел 2.8.9. описания);- not only (and not so much) the actual international patenting of a group of inventions claimed for national patenting and potential intellectual property objects that can be patented (see subsection 2.8.9. descriptions);
- сколько производство заявляемой конструкции трубы для осуществления заявляемого «Способа…», с целью ее поставки в страны, ведущие разработку и нефтедобычу, например.- how much is the production of the claimed pipe design for the implementation of the proposed "Method ...", with the aim of its delivery to countries engaged in development and oil production, for example.
Само же международное патентование в потенциально обусловленных рынках необходимо, как инструмент проникновения в эти рынки, путем их патентного блокирования.The very same international patenting in potentially contingent markets is necessary, as an instrument of penetration into these markets, through their patent blocking.
Итак, «цена вопроса» на международном уровне: 50-70% остатка мировых запасов, по меньшей мере, нефтяных залежей, включая сланцевую, возможных и экономически целесообразных (эффективных) к добыче посредством заявляемой группы изобретений «Способ… и труба для его осуществления».So, the “price of the issue” at the international level: 50-70% of the rest of the world’s reserves of at least oil deposits, including shale, of possible and economically feasible (effective) for production through the claimed group of inventions “Method ... and pipe for its implementation” .
Прогноз автора заявляемой группы изобретений по перспективе нефтедобычиForecast of the author of the claimed group of inventions in terms of oil production
1. Известна кратно меньшая (в ~4 раза) эффективность (и, следовательно, конкурентоспособность) разработки и использования сланцевой нефти в России (по заявлению в СМИ авторитетных источников), с одной стороны.1. Known is a much lower (~ 4 times) efficiency (and, therefore, competitiveness) of the development and use of shale oil in Russia (according to a statement by the media from authoritative sources), on the one hand.
2. Определена перспектива высокоэффективной разработки остатка (до 50-70%) залегающих пластов, возможных к разработке, посредством заявляемого комплекса изобретений, с другой стороны.2. The prospect of highly efficient development of the remainder (up to 50-70%) of the underlying layers that are possible to develop, through the claimed complex of inventions, on the other hand, is determined.
Выводыfindings
1. Целесообразность разработки сланцевой нефти не только на территории России (Западная Сибирь, например), но и преимущественно, остальных добывающих стран мира (ОПЕК, например) может быть отложена на период освоения остатка залежей традиционной нефти, включая шельфовых, возможных к высокоэффективному освоению, с учетом открывшихся перспектив (по п.2 прогноза).1. The feasibility of developing shale oil not only in Russia (Western Siberia, for example), but also mainly for the rest of the world's producing countries (OPEC, for example) can be delayed for the period of development of the remainder of the deposits of traditional oil, including shelf oil, which can be highly developed, taking into account the opened prospects (according to
2.8. Другой технический результат.2.8. Another technical result.
2.8.1. Управляемость процесса очистки горизонтальных (и наклонных) участков ствола скважины и, следовательно, процесса ее бурения.2.8.1. The controllability of the process of cleaning horizontal (and inclined) sections of the wellbore and, therefore, the process of its drilling.
В результате проведенных исследований по заявляемой группе изобретений установлена и стала очевидна причина проблем горизонтального бурения: допущенная разработчиком почти век назад ошибка в оценке уровня техники, а именно, в объяснении причины «неприхватываемости» утяжеленных и спиральных бурильных труб (подробно см. разделы: 1.1., 1.2., 2.6. описания), применяемых успешно в вертикальном и в наклонном бурении.As a result of research on the claimed group of inventions, the cause of horizontal drilling problems was established and became obvious: a mistake made by the developer almost a century ago in assessing the state of the art, namely, in explaining the causes of "non-adherence" of weighted and spiral drill pipes (for details, see sections: 1.1. , 1.2., 2.6. Descriptions) used successfully in vertical and inclined drilling.
Особенность проблемы в том, что ошибка оценки уровня техники касается вертикального бурения только в теоретическом аспекте (а поэтому целый век оставалась незамеченной), в горизонтальном бурении получила необходимость реального воплощения, то есть стала касаться в практическом аспекте.The peculiarity of the problem is that the error in assessing the state of the art concerns vertical drilling only in the theoretical aspect (and therefore has gone unnoticed for a century), it has become necessary to implement it horizontally, that is, it has begun to touch in the practical aspect.
В отличие от вертикального бурения на существующем уровне техники горизонтального бурения, у трубы в составе бурильной колонны «достаточно энергии», чтобы сокрушить в зоне забоя самую твердую породу. Но не продолжено ни технических решений, и следовательно, «ни энергии», чтобы организовать качественную и эффективную его (горизонтальный участок ствола скважины) очистку от выбуренной породы - шлама, именно в процессе бурения.Unlike vertical drilling at the current level of horizontal drilling technology, the pipe in the drill string “has enough energy” to crush the hardest rock in the bottom zone. But neither technical solutions, and therefore, “no energy,” were continued in order to organize its high-quality and effective (horizontal section of the wellbore) cleaning of cuttings — sludge — precisely during drilling.
Заявленная группа изобретений решает создавшуюся проблему на «идеальном» технико-технологическом уровне, путем профилактики выпадения шлама, по следующему схематическому принципу:The claimed group of inventions solves the problem at the "ideal" technical and technological level, by preventing the loss of sludge, according to the following schematic principle:
В пространстве горизонтального (наклонного) участков ствола скважины, силами кинетической энергии вращения колонны бурильных труб преобразовали гидродинамику шлама (в составе потока промывочной жидкости), с поступательной - на винтовую циркуляцию в затрубном пространстве, где создаваемая центробежная сила преодолевает силу гравитации, характеризующую выпадение шлама, и циклически обеспечивает его вынос.In the space of horizontal (inclined) sections of the wellbore, the kinetic energy of rotation of the drill pipe string converted the fluid dynamics of the cuttings (as part of the flushing fluid flow), from the translational flow to screw circulation in the annulus, where the generated centrifugal force overcomes the gravity that characterizes the loss of cuttings, and cyclically provides its removal.
Другой пример управляемости процесса очистки: в случае прекращения (или необходимости прекращения) работы насосов по подаче потока промывочной жидкости и необходимости удержания шлама в составе раствора обеспечивается вращением с необходимой скоростью колонны бурильных труб, посредством их винтовой поверхности, в виде, по меньшей мере, «трех активаторов винтового движения…».Another example of the controllability of the cleaning process: in the event of termination (or the need to stop) the operation of the pumps to supply the flow of flushing fluid and the need to keep the sludge in the composition of the solution is ensured by rotating the drill pipe string at the required speed, through their screw surface, in the form of at least three activators of helical movement ... ".
2.8.2. Расширение функциональных возможностей бурильной трубы.2.8.2. Expanding drill pipe functionality.
Для осуществления «Способа…» разработана конструкция бурильной трубы с расширенными функциональными возможностями:To implement the "Method ..." a drill pipe design with advanced functionality has been developed:
-… на базе имеющихся у «прототипа» функций «механизма профилактики прихвата» (см. подробно раздел 2.1.2. «Неприхватываемые… спиральные бурильные трубы…) в виде трех плоских вырезов… по наружной поверхности трубы» (4) с.63-65, созданы дополнительные функциональные возможности, необходимые и достаточные для осуществления заявляемого «Способа…».- ... on the basis of the functions of the “sticking prevention mechanism” available for the “prototype” (see section 2.1.2 for details. “Uncoiled ... spiral drill pipes ...) in the form of three flat cutouts ... along the outer surface of the pipe” (4) p.63- 65, created additional functionality necessary and sufficient for the implementation of the proposed "Method ...".
Бурильные трубы заявляемой конструкции, в сравнении со стандартными (гладкими) значительно более защищены от осевой перегрузки, поскольку их винтовая поверхность выполняет кроме того, функции ребер жесткости, (в виде трех «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости…»).Drill pipes of the claimed design, in comparison with standard (smooth) pipes, are much more protected from axial overload, since their screw surface also performs the functions of stiffeners, (in the form of three “activators of screw movement of the flushing fluid flow ...”).
И, следовательно, позволяют увеличить, кроме того, механическую скорость проходки горизонтальных (наклонных) участков ствола скважины.And, therefore, they can increase, in addition, the mechanical penetration rate of horizontal (inclined) sections of the wellbore.
2.8.3. Эффективное применение и для вертикального бурения.2.8.3. Effective application for vertical drilling.
Учитывая, что прямых скважин практически нет, то в местах изгиба ствола скважины колонну частично прихватывает (заклинивает). Создаваемые состоянием заклинивая силы трения винтовая поверхность трубы «использует» как механизм по созданию дополнительной осевой нагрузки, путем преобразования вращательного движения трубы (колонны бурильных труб) - в поступательное, посредством взаимодействия винтовой поверхности труб - с участками изгиба.Considering that there are practically no direct wells, then in the places of bending of the wellbore, the column is partially seized (jammed). The screw surface of the pipe created by the state jamming the friction forces is “used” as a mechanism for creating an additional axial load, by converting the rotational movement of the pipe (drill pipe string) into translational motion, through the interaction of the pipe helical surface with bending sections.
Данный «эффект сравним с функцией утяжеленной бурильной трубы».This "effect is comparable to the function of a weighted drill pipe."
Но диапазон функций винтовой поверхности заявляемой бурильной трубы значительно шире, он универсален: работает в противоположных направлениях, причем, как при вертикальном, так и при горизонтальном (наклонном) бурениях.But the range of functions of the helical surface of the claimed drill pipe is much wider, it is universal: it works in opposite directions, moreover, both in vertical and horizontal (inclined) drilling.
Установлено, что выбранная в качестве «прототипа» спиральная бурильная труба (4) с.63-65 была разработана, как обладающая функцией устойчивости против прихвата при вертикальном, преимущественно, глубоком бурении, включая скважины с большим наклоном.It was established that the spiral drill pipe (4), p. 63-65, chosen as a “prototype”, was developed as having the function of resistance against sticking during vertical, mainly deep drilling, including wells with a large inclination.
Исходя из наличия отмеченной функции у заявляемой конструкции трубы, можно утверждать о расширении ее функциональных возможностей, то есть можно утверждать об эффективном использовании заявляемой конструкции трубы и при вертикальном бурении.Based on the presence of the marked function of the claimed pipe design, it can be argued about the expansion of its functionality, that is, it can be argued about the effective use of the claimed pipe design in vertical drilling.
Учитывая более благоприятные условия вертикального бурения, значение величины «упрочненной зоны» «винтового опорного пояса» (см. Таблицу 1, графу 3) относительно диаметра наружного трубы (Д нар. тр.) должна быть минимальной, то есть, в диапазоне 0,01-0,03 Д нар. тр.. «Механизм» профилактики прихвата в этом случае работает так же, на качественном уровне.Given the more favorable conditions for vertical drilling, the value of the "hardened zone" of the "screw support belt" (see Table 1, column 3) relative to the diameter of the outer pipe (D drug. Tr.) Should be minimal, that is, in the range of 0.01 -0.03 D nar. Tr .. "Mechanism" of prevention of sticking in this case works the same way, at a qualitative level.
2.8.4. Эффективность и конкурентоспособность.2.8.4. Efficiency and competitiveness.
Учитывая, что кроме всех преимуществ, производство заявляемой конструкции трубы (в едином цикле технологии волочения, см. п.2 формулы: «… технологически выполнены заодно с ее телом…»), в сравнении с известным «прототипом» - «спиральная бурильная труба», значительно менее трудоемко, менее металлоемко и, следовательно, более эффективно и конкурентоспособно. Легко вытеснит с соответствующих сегментов рынка свои современные аналоги в области наклонно-горизонтального бурения.Given that in addition to all the advantages, the production of the claimed pipe design (in a single cycle of the drawing technology, see
2.8.5. Высокие эксплуатационные характеристики.2.8.5. High performance.
Кроме того, коэффициент трения скольжения «упрочненной зоны» опорного профиля - с контактной поверхностью стенок ствола скважины многократно снижен: отсутствует взаимопроникновение и взаимосцепление двух трущихся поверхностей (с наличием абразива). Вследствие чего кратно уменьшается:In addition, the sliding friction coefficient of the “hardened zone” of the support profile — with the contact surface of the borehole walls — is many times reduced: there is no interpenetration and interlocking of two rubbing surfaces (with the presence of an abrasive). As a result, it decreases by a multiple:
- крутящий момент, передаваемый на ротор;- torque transmitted to the rotor;
- потери на осевые нагрузки, обеспечение необходимой осевой нагрузки на долото;- losses on axial loads, providing the necessary axial load on the bit;
- энергетические затраты, при одновременном увеличении производительности (скорости) проходки, как при вертикальном, так и при горизонтальном бурении.- energy costs, while increasing the productivity (speed) of penetration, both in vertical and horizontal drilling.
Известно, что стандартные бурильные трубы по наружному диаметру ~ вдвое меньше диаметра соответствующего долота, то есть, соответствующего диаметра ствола скважины. Поэтому, в случае проходки пластов, представленных мягкими породами, труба в составе бурильной колонны под тяжестью, особенно в секторах соединении труб - в секторах замков, вдавливается на толщину стенки замка, в нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины, разрушая ее каждым звеном (замком) и оборотом колонны, дополнительно засоряя и забивая ствол скважины, ускоряя и усиливая негативный эффект - «прихват», например.It is known that standard drill pipes with an outer diameter of ~ half the diameter of the corresponding bit, that is, the corresponding diameter of the wellbore. Therefore, in the case of penetration of formations represented by soft rocks, the pipe as a part of the drill string under weight, especially in the pipe connection sectors - in the lock sectors, is pressed into the thickness of the wall of the castle, into the lower wall of the horizontal section of the wellbore, destroying it with each link (lock) and the rotation of the column, additionally clogging and clogging the wellbore, accelerating and enhancing the negative effect - “sticking”, for example.
Наружный диаметр же образующих винтовую поверхность - «активаторов…»… в поперечном сечении в форме полукруглых профилей» меньше наружного диаметра соответствующей трубы, в диапазоне: от ~2х - до ~3,5 раза (см. Таблицу 1, графы 1, 4), а сравнительно с диаметром соответствующей скважины, соответственно: от ~4х - до ~7 раз.The outer diameter of the “helical activators…” forming a helical surface ... in cross section in the form of semicircular profiles ”is less than the outer diameter of the corresponding pipe, in the range from ~ 2x to ~ 3.5 times (see Table 1,
Тем не менее, при эксплуатации заявляемой конструкции трубы такой негативный эффект исключен. Весь размерный ряд бурильных труб: «… при вершине выполнен в виде «винтового опорного пояса»…, каждая из труб опирается на нижнюю стенку горизонтального участка ствола скважины своим опорным профилем, совмещаемым (то есть равным) с опорной поверхностью нижней стенки ствола скважины.However, during the operation of the claimed pipe design, such a negative effect is excluded. The entire size range of drill pipes: "... at the apex is made in the form of a" screw support belt "..., each of the pipes rests on the lower wall of the horizontal section of the wellbore with its support profile, which is aligned (that is, equal) with the supporting surface of the lower wall of the wellbore.
2.8.6. Повышение ресурса бурильной трубы и замков2.8.6. Increased drill pipe and lock life
- Бурильная труба оснащена «упрочненной зоной (поз.8.17.) опорного профиля (поз.8.9.):- The drill pipe is equipped with a “hardened zone (pos.8.17.) Of the support profile (pos.8.9.):
- как термообработкой и (или), например, напылением, армированием;- as heat treatment and (or), for example, by spraying, reinforcing;
- так и, например, покрытием из прочного, износостойкого материала;- and, for example, a coating of a durable, wear-resistant material;
- так и оснащением твердым сплавом, например, и др.- and equipping hard alloys, for example, etc.
Таким образом, возможность упрочнения «зоны (поз.8.17.) опорного профиля», с одной стороны, и возможность неоднократной ее реставрации, с другой стороны, позволяют увеличить ресурс работы бурильной трубы заявляемой конструкции многократно, то есть до 250-300% и более, в сравнении с известными стандартными (гладкими) бурильными трубами.Thus, the possibility of hardening the "zone (pos. 8.1.) Of the support profile", on the one hand, and the possibility of its repeated restoration, on the other hand, can increase the life of the drill pipe of the claimed design many times, that is, up to 250-300% or more , in comparison with the well-known standard (smooth) drill pipe.
А поскольку более интенсивный износ происходит по большому диаметру - замковых соединений, то получаемый эффект - многократное увеличение ресурса работы, в большей степени характерен и собственно для бурильных замков.And since more intensive wear occurs along the larger diameter of the tool joints, the effect obtained is a multiple increase in the service life, which is more typical of drill joints themselves.
2.8.7. Бурильная труба с функциями рабочего инструмента.2.8.7. Drill pipe with work tool functions.
В заявляемой бурильной трубе конструкция принципиально новая:In the inventive drill pipe, the design is fundamentally new:
- она оснащена функциями рабочего инструмента, где собственно тело трубы и наружная цилиндрическая поверхность снабжены:- it is equipped with the functions of a working tool, where the pipe body itself and the outer cylindrical surface are equipped with:
- по меньшей мере, тремя «активаторами винтового движения потока промывочной жидкости…», выполняющими функции:- at least three “activators of helical movement of the flow of flushing fluid ...”, performing the functions:
- «механизма» профилактики прихвата (см. раздел 2.1.2. описания);- the “mechanism” of sticking prevention (see section 2.1.2. Descriptions);
- «механизма» профилактики выпадения шлама, то есть функции бурильной трубы для осуществления заявляемого «Способа очистки ствола скважины…».- the "mechanism" for preventing the loss of sludge, that is, the function of the drill pipe to implement the inventive "Method of cleaning the wellbore ...".
2.8.8. Устойчивость к торпедированию.2.8.8. Resistance to torpedoing.
Три «активатора…», выполненные «… технологически, заодно с телом трубы…», являются дополнительным конструктивным элементом эффективного усиления осевого давления, без увеличения собственно толщины стенок трубы. То есть в результате увеличения «порога» стойкости к торпедированию, заявляемой конструкции труба позволит вести проходку скважин при большей механической скорости, особенно, при горизонтальном бурении.Three "activators ..." made "... technologically, at the same time as the pipe body ...", are an additional structural element of effective axial pressure amplification, without increasing the actual thickness of the pipe walls. That is, as a result of an increase in the “threshold” of resistance to torpedoing of the claimed design, the pipe will allow drilling of wells at a higher mechanical speed, especially during horizontal drilling.
2.8.9. Прогнозируемая необходимость динамики уровня техники, вызванная реализацией заявляемой группы изобретений.2.8.9. The predicted need for dynamics of the prior art caused by the implementation of the claimed group of inventions.
На этапе инжиниринга и серийного освоения заявляемой группы изобретений, причинно-следственно «созреет» необходимость разработки на соответствующем уровне, то есть на мировом уровне - на уровне изобретений, полезных моделей, промышленных образцов:At the stage of engineering and serial development of the claimed group of inventions, the cause and effect "ripen" the need for development at the appropriate level, that is, at the global level - at the level of inventions, utility models, industrial designs:
- средств производства заявляемой конструкции бурильной трубы, в том числе:- means of production of the inventive design of the drill pipe, including:
- оборудования, оснастки, инструментария;- equipment, tooling, tools;
- способов производства размерного ряда заявляемой конструкции бурильной трубы;- methods of manufacturing a size range of the inventive drill pipe design;
- новых материалов (сталей, например);- new materials (steels, for example);
- производство мобильных и стационарных установок для реставрации бурильных труб и др.;- production of mobile and stationary installations for the restoration of drill pipes, etc .;
- необходимость разработки новых, соответствующих технических стандартов по производству и эксплуатации нового уровня бурильных труб для осуществления заявляемого «Способа…».- the need to develop new, relevant technical standards for the production and operation of a new level of drill pipe for the implementation of the proposed "Method ...".
Расчет - обоснование выполнения технических параметров трубы.Calculation - the rationale for the implementation of the technical parameters of the pipe.
Данные граф 1, 2, 3, 5 соответствуют:The data in
по трубам - данным стандартам АНИ (см. (4), с.59 Таблица 16;pipes - these ANI standards (see (4), p. 59 Table 16;
по замкам - данным стандарта АНИ (см. (4), с.61 Таблица 18.for locks - data of the ANI standard (see (4), p. 61 Table 18.
гдеWhere
Rп.п.а - величина радиуса полукруглого профиля «активатора…», в мм;Rp.p.a is the radius of the semicircular profile of the "activator ...", in mm;
Дн.б.з - диаметр наружный бурильного замка, по стандартам АНИ, в мм;Dn.b.z - the diameter of the outer drill lock, according to the standards of ANI, in mm;
Дн.тр - диаметр наружный трубы, по стандартам АНИ, в мм;Dn.tr - outer pipe diameter, according to ANI standards, in mm;
0,1-0,04 Дн.тр - диапазон соотношения зоны опорного профиля «винтового опорного пояса» «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» - к диаметру наружному соответствующей трубы для осуществления «Способа…», в мм.0,1-0,04 Dn.tr - the range of the ratio of the zone of the reference profile of the "screw support belt" of the activator of the screw movement of the flow of flushing fluid in the annulus "to the outer diameter of the corresponding pipe for the implementation of the" Method ... ", in mm.
Направление образующих винтовую поверхность - «активаторов винтового движения потока промывочной жидкости…» - правое.The direction of forming the helical surface - “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid ...” - right.
ЛитератураLiterature
1. Философская энциклопедия. Главный редактор Ф.В. Константинов. Том 4-й. «Наука логики - СИТЕТИ», издательство «Советская энциклопедия», 1967.1. Philosophical Encyclopedia. Editor-in-chief F.V. Konstantinov.
2. «Большой энциклопедический словарь» / Главный редактор A.M. Прохоров. - Советская Энциклопедия, 1991 г., том 1-й, 2-й.2. “Big Encyclopedic Dictionary” / Editor-in-chief A.M. Prokhorov. - Soviet Encyclopedia, 1991,
3. Краткий политехнический словарь / Главный редактор Ю.А. Степанов. Государственное издательство технико-теоретической литературы, Москва, 1955.3. Brief Polytechnical Dictionary / Editor-in-Chief Yu.A. Stepanov. State publishing house of technical and theoretical literature, Moscow, 1955.
4. Буровая техника и технология за рубежом. Н.Н. Калмыков, Ю.А. Стефанов, А.И. Яковлев. Москва, Издательство «Недра», 1968.4. Drilling equipment and technology abroad. N.N. Kalmykov, Yu.A. Stefanov, A.I. Yakovlev. Moscow, Publishing House "Nedra", 1968.
5. Рекламные проспекты компании VAM DRILLING, под товарной маркой HYDROCLEANTM с.56-78.5. VAM DRILLING company flyers, under the trademark HYDROCLEANTM p.56-78.
6. Главная страница / технопарк предлагает / изобретения / виртуальная выставка вибрационные устройства для горизонтального бурения / «Способ очистки скважины при ее бурении ее горизонтальных участков». Руководитель проекта: Панфилов Г.А., д.т.н., профессор Тюменского государственного нефтегазового университета тел.: (3452) 25-97-70, e-mail panfilov@tsogu.ru 09.12.2008) стр.1-5 («прототип»).6. Home page / Technopark offers / inventions / virtual exhibition vibrating devices for horizontal drilling / "Method for cleaning a well when drilling its horizontal sections". Project leader: Panfilov G.A., Doctor of Technical Sciences, professor of the Tyumen State Oil and Gas University tel .: (3452) 25-97-70, e-mail panfilov@tsogu.ru 12/9/2008) p. 1-5 ("prototype").
7. А.С. Бронзов, Ю.С. Васильев, Г.А. Шетлер. Турбинное бурение наклонных скважин (второе дополненное и переработанное издание). Москва, издательство «Недра», 1965 г.7. A.S. Bronzov, Yu.S. Vasiliev, G.A. Shetler. Turbine drilling of deviated wells (second supplemented and revised edition). Moscow, Nedra Publishing House, 1965
8. Правила составления, подачи и рассмотрения заявки на выдачу патента на изобретение, Москва, ОАО ИНИЦ «ПАТЕНТ» 2006 г.8. Rules for the preparation, filing and consideration of applications for the grant of a patent for an invention, Moscow, JSC INITS "PATENT" 2006
Claims (2)
где
RП.П.А - величина радиуса полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» соответствующей трубы;
Дн.б.з. - диаметр наружный бурильного замка соответствующей трубы для осуществления способа;
Дн.тр. - диаметр наружный соответствующей трубы для осуществления способа;
0,1-0,04 Дн.тр. - диапазон соотношения зоны опорного профиля «винтового опорного пояса» «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве» к диаметру наружному соответствующей трубы для осуществления способа,
а угловой сектор опорного профиля «винтового опорного пояса» выполнен в соотношении, в диапазоне 0,30-0,45 к угловому сектору, в поперечном сечении в форме полукруглого профиля «активатора винтового движения потока промывочной жидкости в затрубном пространстве». 2. A pipe for implementing the method, including the body of the pipe, the screw and the outer surface of the pipe, drill joints, characterized in that the outer surface of the pipe is made screw by supplying it with at least three “activators of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus”, technologically accomplished integrally with its body, in the form of semicircular profiles arranged at equal angular intervals along its outer surface, in cross section, each of which at the apex is made in the form "Screw support belt", with a support profile that is compatible with the profile of the lower wall of the horizontal sections of the wellbore, while the radius of the semicircular profile of the "activator of the screw movement of the wash fluid flow in the annulus" of the corresponding pipe is determined by the formula:
Where
R PPA - the value of the radius of the semicircular profile of the “activator of the helical movement of the flow of washing fluid in the annulus” of the corresponding pipe;
Days - the diameter of the outer drill joint of the corresponding pipe for implementing the method;
Days - the outer diameter of the corresponding pipe for implementing the method;
0.1-0.04 days - the range of the ratio of the zone of the reference profile of the "screw support belt" of the activator of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus "to the outer diameter of the corresponding pipe for implementing the method,
and the angular sector of the support profile of the "screw support belt" is made in the ratio, in the range of 0.30-0.45 to the angular sector, in the cross section in the form of a semicircular profile of the "activator of the helical movement of the flow of flushing fluid in the annulus".
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112262/03A RU2578682C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112262/03A RU2578682C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013112262A RU2013112262A (en) | 2014-09-27 |
RU2578682C2 true RU2578682C2 (en) | 2016-03-27 |
Family
ID=51656239
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013112262/03A RU2578682C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2578682C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106761495B (en) * | 2017-01-16 | 2023-01-17 | 济宁学院 | Hole washing device for coal mine gas extraction hole |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6056073A (en) * | 1997-03-17 | 2000-05-02 | S.M.F. International | Element of a rotating drill pipe string |
RU2259899C2 (en) * | 2000-10-11 | 2005-09-10 | Йоханн ШПРИНГЕР | Method for shaping member of drilling column (variants) and drilling column member (variants) |
RU73381U1 (en) * | 2007-09-18 | 2008-05-20 | Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод" | DRILL PIPE |
RU2443844C2 (en) * | 2006-05-11 | 2012-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Well shaft drilling system and method for implementing well shaft drilling operations |
RU2457314C2 (en) * | 2008-02-01 | 2012-07-27 | Акватик Компани | Drill pipe (versions) |
-
2013
- 2013-03-19 RU RU2013112262/03A patent/RU2578682C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6056073A (en) * | 1997-03-17 | 2000-05-02 | S.M.F. International | Element of a rotating drill pipe string |
RU2259899C2 (en) * | 2000-10-11 | 2005-09-10 | Йоханн ШПРИНГЕР | Method for shaping member of drilling column (variants) and drilling column member (variants) |
RU2443844C2 (en) * | 2006-05-11 | 2012-02-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Well shaft drilling system and method for implementing well shaft drilling operations |
RU73381U1 (en) * | 2007-09-18 | 2008-05-20 | Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод" | DRILL PIPE |
RU2457314C2 (en) * | 2008-02-01 | 2012-07-27 | Акватик Компани | Drill pipe (versions) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013112262A (en) | 2014-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102691477B (en) | Rock debris cleaning device for drilling tool | |
NO321056B1 (en) | Borehole coil cleaning | |
NO20101096A1 (en) | Borekaksmobiliserer | |
CN110107224B (en) | Method for calculating running friction resistance of drilling and grinding pipe column of horizontal well | |
US10119367B2 (en) | Wellbore reverse circulation with flow-activated motor | |
CN111236869B (en) | Method, device and equipment for determining rock debris distribution under pump stop working condition | |
CN204371158U (en) | Horizontal well landwaste scavenge unit | |
RU2604604C2 (en) | Drill string tubular component | |
US1807050A (en) | Method for cementing wells | |
RU2578682C2 (en) | Borehole cleanout at drilling of its horizontal sections and drilling pipe to this end | |
Xianzhi et al. | Mechanism and characteristics of horizontal-wellbore cleanout by annular helical flow | |
Cano et al. | Improved CT well cleanout and milling procedures utilizing only non-viscous cleanout fluids | |
Stupina et al. | Control and management by resource of rolling cutter bits in drilling rock massif | |
CN206418986U (en) | A kind of high angle hole cutting bed cleanout tool | |
Mendebaev et al. | Development of a resourcesaving, smallsized downhole hydraulic machine for well drilling | |
RU109496U1 (en) | DEVICE FOR CLEANING WELLS FROM Sludge | |
EP3173575B1 (en) | Method for re-opening productive formations using helicoid perforation | |
CN109931013B (en) | Weighted drill pipe with well cleaning function | |
Wen et al. | Automated hydraulic correction technology for CBM horizontal wellbore | |
Chudyk et al. | Experimental studies of the carrying capacity of the drilling fluid | |
CN107676047B (en) | Well shaping functional type drill rod | |
Li et al. | Design and application of multiple swirling jet nozzle of radial horizontal well | |
CN203808898U (en) | Continuous casing milling and fishing integrated tool | |
RU2425222C2 (en) | Method of hydraulic borehole mining of mineral resources at inclined position of beds | |
CN214741188U (en) | Well hole trimming device for well drilling |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180320 |