RU2601709C1 - Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости - Google Patents
Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601709C1 RU2601709C1 RU2015126224/03A RU2015126224A RU2601709C1 RU 2601709 C1 RU2601709 C1 RU 2601709C1 RU 2015126224/03 A RU2015126224/03 A RU 2015126224/03A RU 2015126224 A RU2015126224 A RU 2015126224A RU 2601709 C1 RU2601709 C1 RU 2601709C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- drilling
- diamond
- channels
- flushing fluid
- cutters
- Prior art date
Links
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 41
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 title abstract description 18
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
- E21B10/43—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits
- E21B10/55—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits with preformed cutting elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
- E21B10/56—Button-type inserts
- E21B10/567—Button-type inserts with preformed cutting elements mounted on a distinct support, e.g. polycrystalline inserts
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
- E21B10/602—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids the bit being a rotary drag type bit with blades
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому для бурения нефтяных и газовых скважин. Технический результат заключается в возможности использования алмазных долот при бурении зон поглощения промывочной жидкости. Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости содержит цилиндрический корпус с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, лопасти с алмазными резцами для разрушения породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов. В качестве резцов для разрушения породы использованы термостойкие алмазные резцы двойного прессования с минимальным количеством кобальта в верхнем слое, которые установлены на лопастях с отрицательным передним углом в пределах 15-20°, а каналы для подачи промывочной жидкости и твердосплавные насадки имеют проходной диаметр не менее 16 мм. 3 ил.
Description
Изобретение относится к породоразрушающему инструменту, применяемому для бурения нефтяных и газовых скважин.
Известно лопастное долото [1], состоящее из корпуса и лопастей, которые армируются различными по интенсивности износа породоразрушающими элементами, при этом наиболее износостойкие породоразрушающие элементы из композитматериала PDC размещены на периферийной части лопасти, а менее износостойкие породоразрушающие элементы из твердого сплава ВК8 и ВК6 размещены соответственно в средней и центральной частях лопасти. Периферийные породоразрушающие элементы устанавливаются с отрицательным передним углом атаки по отношению к плоскости забоя, породоразрушающие элементы в средней части лопасти устанавливаются с нулевым углом атаки по отношению к плоскости забоя, породоразрушающие элементы в центральной части лопасти устанавливаются с положительным углом атаки по отношению к плоскости забоя скважины.
Недостатком данного долота является узкая область применения, а именно невозможность его применения при бурении зон поглощения промывочной жидкости.
В качестве прототипа выбрано буровое алмазное долото [2], содержащее корпус с промывочными каналами, рабочую головку и установленные в ней породоразрушающие элементы в виде закрепленных на державках алмазотвердосплавных режущих пластин с отрицательным углом установки, при этом углы установки изменяются по модулю при изменении расстояния от оси долота до точки режущей пластины, лежащей на образующей поверхности рабочей головки, так, что на периферии они равны углам установки, имеющим конкретные значения в зависимости от твердости разбуриваемых пород, а по мере приближения к оси долота увеличиваются по модулю соответственно уменьшению радиуса.
Недостатком данного долота является узкая область применения, а именно невозможность его применения при бурении зон поглощения промывочной жидкости.
Технический результат настоящего изобретения заключается в расширении области применения алмазных долот, а именно использование данного типа долота при бурении зон поглощения промывочной жидкости.
Технический результат достигается тем, что буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости содержит цилиндрический корпус с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, лопасти с алмазными резцами для разрушения породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов, при этом используются термостойкие алмазные резцы двойного прессования с минимальным количеством кобальта в верхнем слое, которые установлены на лопастях с отрицательным передним углом в пределах 15-20°, а каналы для подачи промывочной жидкости и твердосплавные насадки имеют проходной диаметр не менее 16 мм.
Сущность изобретения отражена на фиг. 1. Заявленное буровое алмазное долото, содержащее цилиндрический корпус 1 с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб 2, лопасти 3 с алмазными резцами 4, внутренние полости 5 и каналы для подачи промывочной жидкости к забою 6, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов 7.
При бурении скважин в интервалах высокопроницаемых и трещиноватых пород (Серпуховский, Фаменский ярусы и т.д), зачастую возникают осложнения, связанные с поглощением промывочной жидкости до полного отсутствия циркуляции. Такие зоны поглощения бурятся с пониженной подачей промывочной жидкости в пределах 16-22 л/с, т.к. в большинстве случаев в качестве промывочной жидкости используется дорогостоящий буровой раствор, который, если не снижать подачу промывочной жидкости, очень быстро расходуется путем его ухода в трещиноватые стенки скважины. К примеру, при нормальных условиях бурения под эксплуатационную колонну долотом 215,9 мм (без поглощения) подача промывочной жидкости осуществляется в пределах 32-35 л/с. В результате сниженной подачи, омывание и охлаждение алмазных резцов ограничено, в результате чего в зоне контакта режущей кромки резца и породы, возникает высокая температура, которая приводит к разрушению алмазных резцов. Это обстоятельство приводит к невозможности использования традиционных алмазных резцов при бурении зоны поглощения и алмазного долота в целом. В связи с этим в настоящее время при бурении зон поглощения в 100% случаев используется другой тип буровых долот, а именно трехшарошечные долота.
Для решения проблемы обеспечения работоспособности алмазных резцов в условиях ограниченного охлаждения в конструкции заявленного бурового алмазного долота предлагается использовать алмазные резцы двойного прессования. Алмазная часть у таких резцов слоеная и содержит минимальное количество кобальта в поверхностном алмазном слое, что позволяет ему быть термостойким и работать в сложных условиях при бурении зоны поглощения. Такие алмазные резцы имеют высокую стойкость к абразивному износу, а также, что очень важно при бурении трещиноватых пород зоны поглощения, имеют очень высокую ударную стойкость.
Также на стойкость алмазного резца (фиг. 2) и всего бурового алмазного долота влияет передний угол резца а (фиг. 3). Помимо этого, правильно подобранный передний угол позволяет существенно повысить механическую скорость бурения. В конструкции заявленного бурового алмазного долота используются отрицательные передние углы алмазных резцов в пределах 15-20 град. Такие значения углов являются оптимальными с точки зрения стойкости резцов и механической скорости при бурении алмазным долотом зон поглощения.
Еще одна проблема связана с тем, что при вскрытии и дальнейшем углублении по зоне поглощения производятся неоднократные прокачки пачек вязкоупругого состава (ВУС) с разнофракционным наполнителем для восстановления циркуляции. В ряде случаев перед вскрытием возможной зоны поглощения производится обработка всего объема циркулирующего бурового раствора крупно- и мелкодисперсным наполнителем (кордное волокно, резиновая крошка, ореховая скорлупа, опилки и т.д.) для мгновенного проникновения в зону поглощения при ее вскрытии. Нити кордного волокна достигают в длину от 30 до 50 мм, диаметр частиц резины от 7-10 мм. При приготовлении пачки ВУС содержание кордного волокна доводят до 70 кг/м3.
Для решения данной проблемы в конструкции заявленного бурового алмазного долота каналы для подачи промывочной жидкости и твердосплавные насадки, которые предохраняют канал от размыва, имеют проходной диаметр не менее 16 мм. При таких диаметрах наполнитель имеет возможность свободного прохождения через каналы, что исключает засорение каналов и повышение давления бурового раствора в колонне, которое может привести к аварийной ситуации и дорогостоящему ремонту буровой техники (например, бурового насоса).
Такие конструктивные особенности могут применяться в алмазных долотах с различным количеством лопастей (5-ти, 6-ти, 7-ми, 8-ми, 9-ти лопастные долота), а также с алмазными резцами различных диаметров (10 мм, 13 мм, 16 мм) в зависимости от твердости разбуриваемых пород при бурении зон поглощения на различных месторождениях.
Все указанные выше конструкционные особенности заявленного бурового алмазного долота позволяют расширить область применения алмазных долот, а именно успешно применять такие долота при бурении зон поглощения промывочной жидкости.
Пример. Изготовили 7-ми лопастное алмазное долото 0215,9 мм с термостойкими алмазными резцами 016 мм, с отрицательным передним углом на лопастях, равным 15 град., с семью каналами для подачи промывочной жидкости с проходным диаметром 16 мм и твердосплавными насадками с проходным диаметром 16 мм. Данное долото применяли при бурении зоны поглощения в интервалах высокопроницаемых и трещиноватах пород Серпуховского и Фаменского ярусов на скважине Западно-Коммунарского месторождения Самарской области. В результате бурения заявленным алмазным долотом были получены положительные результаты, связанные с недопущением потери циркуляции при бурении в зоне поглощения, т.к. бурение производилось с вводом в раствор крупнофракционного наполнителя. При этом, средняя механическая скорость при бурении выросла до 4 м/ч, что в два раза превышает механическую скорость, достигнутую при бурении с применением шарошечных долот. Применение алмазного долота в интервалах зоны поглощения позволило продолжить дальнейшее углубление скважины без дополнительных проработок, часто возникающих после бурения интервалов с применением шарошечных долот, т.к. в компоновке не применяется калибратор, что существенно позволило сократить сроки строительства скважины. Экономический эффект от применения заявляемого алмазного долота при бурении зоны поглощения на скважине Западно-Коммунарского месторождения составил 3 901,97 тыс.руб.
На фиг. 1 представлена схема бурового алмазного долота для бурения зоны поглощения промывочной жидкости.
На фиг. 2 показан угол резания резца α.
Используемая литература
1. Патент РФ №107544. Лопастное долото с комбинированным вооружением / Бей Ю.Н., Черкасов В.И. и др. Опубл. 20.08.2011, бюл. №23.
2. Патент РФ №2129646. Буровое алмазное долото / Гусман A.M., Барский И.Л., Левина А.Б., Мессер А.Г. Опубл. 27.04.1999.
Claims (1)
- Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости, содержащее цилиндрический корпус с резьбой для присоединения к колонне бурильных труб, лопасти с алмазными резцами для разрушения породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов, отличающееся тем, что используются термостойкие алмазные резцы двойного прессования с минимальным количеством кобальта в верхнем слое, которые установлены на лопастях с отрицательным передним углом в пределах 15-20°, а каналы для подачи промывочной жидкости и твердосплавные насадки имеют проходной диаметр не менее 16 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015126224/03A RU2601709C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015126224/03A RU2601709C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2601709C1 true RU2601709C1 (ru) | 2016-11-10 |
Family
ID=57277951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015126224/03A RU2601709C1 (ru) | 2015-06-30 | 2015-06-30 | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2601709C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652051C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-04-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Буровые Технологии" | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости с одновременным расширением скважины |
| RU2717852C1 (ru) * | 2019-04-09 | 2020-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Химбурсервис" | Буровое долото pdc для бурения зоны поглощения промывочной жидкости |
| CN112096296A (zh) * | 2020-11-12 | 2020-12-18 | 胜利油田固邦石油装备有限责任公司 | 一种磨削翼片型油气钻井用pdc钻头 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1686115A1 (ru) * | 1989-02-28 | 1991-10-23 | Казахское Научно-Производственное Объединение "Казрудгеология" | Алмазный породоразрушающий инструмент |
| US5127923A (en) * | 1985-01-10 | 1992-07-07 | U.S. Synthetic Corporation | Composite abrasive compact having high thermal stability |
| RU2129646C1 (ru) * | 1996-05-08 | 1999-04-27 | Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Буровое алмазное долото |
| RU119012U1 (ru) * | 2012-01-12 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" | Головка бурильная |
| RU2012154158A (ru) * | 2012-12-14 | 2014-06-20 | Алексей Викторович Чихоткин | Буровое лопастное долото |
-
2015
- 2015-06-30 RU RU2015126224/03A patent/RU2601709C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5127923A (en) * | 1985-01-10 | 1992-07-07 | U.S. Synthetic Corporation | Composite abrasive compact having high thermal stability |
| SU1686115A1 (ru) * | 1989-02-28 | 1991-10-23 | Казахское Научно-Производственное Объединение "Казрудгеология" | Алмазный породоразрушающий инструмент |
| RU2129646C1 (ru) * | 1996-05-08 | 1999-04-27 | Государственное предприятие Научно-производственное объединение "Буровая техника" | Буровое алмазное долото |
| RU119012U1 (ru) * | 2012-01-12 | 2012-08-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Бурсервис" | Головка бурильная |
| RU2012154158A (ru) * | 2012-12-14 | 2014-06-20 | Алексей Викторович Чихоткин | Буровое лопастное долото |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652051C1 (ru) * | 2017-03-16 | 2018-04-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Буровые Технологии" | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости с одновременным расширением скважины |
| RU2717852C1 (ru) * | 2019-04-09 | 2020-03-26 | Общество с ограниченной ответственностью "Химбурсервис" | Буровое долото pdc для бурения зоны поглощения промывочной жидкости |
| CN112096296A (zh) * | 2020-11-12 | 2020-12-18 | 胜利油田固邦石油装备有限责任公司 | 一种磨削翼片型油气钻井用pdc钻头 |
| CN112096296B (zh) * | 2020-11-12 | 2021-03-02 | 胜利油田固邦石油装备有限责任公司 | 一种磨削翼片型油气钻井用pdc钻头 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020201994B2 (en) | Rotational drill bits and drilling apparatuses including the same | |
| US10920495B2 (en) | Drill bit | |
| EP2102444B1 (en) | Impregnated bit with changeable hydraulic nozzles | |
| US4445580A (en) | Deep hole rock drill bit | |
| US5535839A (en) | Roof drill bit with radial domed PCD inserts | |
| US10570665B2 (en) | Drill bit | |
| CA2931232C (en) | Drill bits having flushing and systems for using same | |
| RU2601709C1 (ru) | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости | |
| CN114893128B (zh) | 一种用于石油钻井的钻头及其制备工艺 | |
| AU2014352965A1 (en) | Drill bits having blind-hole flushing and systems for using same | |
| US20190136635A1 (en) | Downhole Tool with Fixed Cutters for Removing Rock | |
| US2927778A (en) | Rotary drill cutters | |
| RU2652051C1 (ru) | Буровое алмазное долото для бурения зоны поглощения промывочной жидкости с одновременным расширением скважины | |
| RU96903U1 (ru) | Лопастное долото | |
| RU2549653C1 (ru) | Лопастное долото (варианты) | |
| RU2717852C1 (ru) | Буровое долото pdc для бурения зоны поглощения промывочной жидкости | |
| RU2531982C1 (ru) | Калибратор ствола скважины | |
| RU2435927C1 (ru) | Кольцевая буровая коронка | |
| RU2652727C1 (ru) | Лопастное долото с цилиндрической режущей структурой | |
| US9617794B2 (en) | Feature to eliminate shale packing/shale evacuation channel | |
| RU2652726C1 (ru) | Лопастное долото с износостойкой цилиндрической режущей структурой | |
| RU163879U1 (ru) | Головка бурильная | |
| RU2822151C1 (ru) | Расширитель шарошечный пилотного ствола скважины | |
| RU2481456C1 (ru) | Гидравлический калибратор | |
| RU2543226C2 (ru) | Способ расширения и калибрования ствола скважины |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180701 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190507 |