RU2630497C2 - Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама - Google Patents
Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630497C2 RU2630497C2 RU2015149978A RU2015149978A RU2630497C2 RU 2630497 C2 RU2630497 C2 RU 2630497C2 RU 2015149978 A RU2015149978 A RU 2015149978A RU 2015149978 A RU2015149978 A RU 2015149978A RU 2630497 C2 RU2630497 C2 RU 2630497C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tbt
- twdp
- rotating sleeve
- blades
- rotating bushing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B37/00—Methods or apparatus for cleaning boreholes or wells
Abstract
Изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли, в частности к устройствам для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама в процессе бурения на суше и море. Устройство включает толстостенную бурильную трубу (ТБТ), имеющую входные и выходные отверстия, располагающиеся под восходящим и нисходящим углами соответственно, при этом в области входных отверстий в ТБТ выполнена канавка для размещения подшипников, которые устанавливаются после надевания вращающейся втулки на ТБТ и выполняют роль запорного подшипника. Часть вращающейся втулки имеет гладкую поверхность, а на другой части смонтированы лопасти, которые не выступают за пределы рабочего диаметра ТБТ. Устройство также включает турбинные секции, часть из которых жестко соединена с вращающейся втулкой, а другая часть закреплена на теле ТБТ, и которые выполняют роль ротора и статора соответственно. Один конец ТБТ имеет муфтовое соединение для свинчивания с предыдущей бурильной трубой, а другой конец - ниппельное соединение для свинчивания с переводником, который в то же время является фиксирующим элементом для вращающейся втулки с лопастями. Устройство выполнено с возможностью частичного отвода потока бурового раствора во входные отверстия для взаимодействия с турбинными секциями, приводя их и вращающуюся втулку в движение. Повышается качество очистки скважин от шлама. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для повышения качества очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама в процессе бурения на суше и море.
Из предшествующего уровня техники известно изобретение (Пат. RU 2178058, МПК Е21В 21/00. Лопастное колесо для удаления бурового шлама (варианты) / Джордж Свитлик. Заявл. 17.06.1997, опубл. 10.06.1999. - 5 с.), в составе которого имеется корпус и множество лопастей, выступающих от корпуса, одна или несколько лопастей имеет выемку на ее передней поверхности в направлении вращения лопастного колеса. Выемка на каждой лопасти действует в качестве "ковша" для подъема бурового шлама и твердых частиц из нижней части буровой скважины в главный поток буровой жидкости в верхней части буровой скважины.
Известно устройство (Пат. RU 2160818, МПК Е21В 21/00. Устройство для очистки скважин от шлама / Горшков Л.К., Слюсарев Н.И., Прокопенко B.C. и др. Заявл. 19.04.1999, опубл. 20.12.2000. - 3 с.), в составе которого имеются невращающиеся бурильные трубы, долото, забойный двигатель и центраторы с лопастями, расположенными под острым углом к оси бурильных труб. Устройство снабжено турбинами, установленными за центраторами с возможностью вращения вокруг своих продольных осей под действием потока промывочной жидкости, что обеспечивает принудительное механическое перемешивание промывочной жидкости с одновременным приданием потоку вращательно-поступательного движения и периодическим изменением угла закручивания потока с последующим направлением частиц шлама в область повышенных затрубных скоростей.
Известно устройство (Пат. RU 2119042, МПК Е21В 37/00, Е21В 21/00. Устройство для очистки забоя скважины от осадконакоплений / Корнев Б.П., Никифоров С.Н., Айнетдинов И.А.-К. и др. Заявл. 27.12.1996, опубл. 20.09.1998. - 4 с.), состоящее из колонны насосно-компрессорных труб (НКТ), подвешенной в скважине на талевой системе подъемного механизма. В верхней части колонны насосно-компрессорных труб имеются тройник с гибким шлангом и устьевой сальник. В нижней части колонны НКТ расположен откачивающий узел. Устройство снабжено хвостовиком с долотом на его нижнем конце, шламонакопителем, расположенным над долотом. В предложенном изобретении решается задача увеличения эффективности очистки забоя скважины от осадконакоплений путем предотвращения загрязнений призабойной зоны жидкостью, содержащей продукты разрушения осадконакоплений.
Известно устройство (Пат. RU 2026485, МПК Е21В 21/00. Устройство для промывки забоя скважины / Зверев А.С., Артамонов В.Ю., Крупин В.В. Заявл. 20.12.1990, опубл. 09.01.1995. - 4 с.). Также известны изобретения (Пат. 203,184 США, Int.Cl.5 Е21В 17/18; U.S.Cl. 175/215, 175/215, 320, 61, 314.) и Пат. 7,882,903 В2 США, Int. Cl.5 Е21В 21/00; U.S.Cl. 175/65; 175/207. Cuttings Bed Removal Tool / Robert Barnett - №11/752,052; заяв. 22.05.2007, опубл. 06.12.2007, 11 p.). Устройства предназначены для удаления шламовых подушек в наклонно-направленных и горизонтальных скважинах, в которых создаются осложненные условия для выноса выбуренной породы в связи с оседанием шлама вдоль нижней стенки трубы, вызывая осложнения.
Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в необходимости создания устройства, которое бы позволяло поддерживать высокий уровень очистки скважины в отсутствие вращения бурильной колонны (далее БК) и создавало более благоприятные условия для беспрепятственной транспортировки шлама на поверхность. Основным положительным эффектом, который можно достичь, используя предлагаемое устройство - удаление шламовых подушек, которые образуются в скважине при возрастании зенитных углов наклона.
Для решения указанной задачи предложено устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама, включающее толстостенную бурильную трубу (далее ТБТ) 1, имеющую входные 8 и выходные 9 отверстия, располагающиеся под восходящим и нисходящим углами соответственно, при этом в области входных отверстий 8 в ТБТ 1 выполнена канавка 13 для размещения подшипников 4, которые устанавливаются после надевания вращающейся втулки 2 на ТБТ 1 и выполняют роль запорного подшипника, причем часть вращающейся втулки 2 имеет гладкую поверхность, а на другой части смонтированы лопасти 5, которые не выступают за пределы рабочего диаметра ТБТ 1, устройство также включает турбинные секции 3, часть из которых жестко соединена с вращающейся втулкой 2, а другая часть закреплена на теле ТБТ 1, и которые выполняют роль ротора и статора соответственно, один конец ТБТ 1 имеет муфтовое соединение 12 для свинчивания с предыдущей бурильной трубой, а другой конец - ниппельное соединение 11 для свинчивания с переводником 7, который в то же время является фиксирующим элементом для вращающейся втулки 2, с лопастями 5, при этом устройство выполнено с возможностью частичного отвода потока бурового раствора во входные отверстия 8 для взаимодействия с турбинными секциями 3, приводя их и вращающуюся втулку 2 в движение. Причем турбинные секции 3 крепятся на вращающейся втулке 2 и ТБТ 1 с помощью шлицевых соединений. Вращающаяся втулка 2 выполнена из того же материала, что и ТБТ 1.
Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 - принципиальная схема устройства для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама.
На фиг. - 2 наглядная схема работы устройства.
На фиг. 3 - внешний вид устройства.
За основу устройства была взята толстостенная бурильная труба ТБТ 1, имеющая входные 8 и выходные 9 отверстия, располагающиеся под восходящим и нисходящим углами соответственно. Отверстия 8, 9 высверливаются в теле ТБТ 1 непосредственно после ее изготовления под углом. С одного конца труба имеет муфтовое соединение 12 для свинчивания с предыдущей бурильной трубой, с другого - ниппельное соединение 11 для свинчивания с переводником 7, который в то же время является фиксирующим элементом для вращающейся втулки 2 с лопастями 5. В области входных отверстий 8 в ТБТ 1 сделана канавка 13, которая предназначена для размещения подшипников 4, которые устанавливаются после надевания вращающейся втулки 2 на ТБТ 1 и выполняют роль запорного подшипника.
Устройство также включает турбинные секции 3, часть из которых жестко соединяется с вращающейся втулкой 2, а другая часть закрепляется на теле ТБТ 1, и выполняют роль ротора и статора соответственно, как на традиционных турбобурах. Турбинные секции 3 могут закрепляться на вращающейся втулке 2 и ТБТ 1 с использованием шлицевых соединений, или при помощи других способов.
Вращающаяся втулка 2 выполняется из того же материала, что и ТБТ 1, в соответствии с необходимым запасом прочности и ориентировочным количеством шлама в скважине. Часть вращающейся втулки 2 имеет гладкую поверхность, а на другой части монтируются лопасти 5 особой формы. Лопасти могут иметь множество различных форм, однако должны обладать той особенностью, что в отсутствие расположенных вблизи стабилизаторов и центраторов, которые используются для уменьшения площади контакта бурильной колонны (БК) со стенками скважины, не выступают за пределы рабочего диаметра толстостенной бурильной трубы 1.
После установки на ТБТ 1 необходимого числа турбинных секций 3 и вращающейся втулки 2 с лопастями 5 производят монтаж подшипника качения 6. В зависимости от испытываемых нагрузок при работе вращающаяся втулка 2 может быть снабжена и роликовыми подшипниками в требуемом количестве.
Для фиксации конструкции используется переводник 7, имеющий наружный диаметр, равный диаметру используемой ТБТ 1. Муфтовая часть переводника 7 соединяется с ниппелем 11 ТБТ 1, а ниппельной частью 10 переводник свинчивается с БК.
Канавки 13 и 14 могут быть использованы в качестве масляных ванн, в которые под давлением закачивается смазка. Роль ограничителя вытекания смазки из масляных ванн играют специальные уплотнительные элементы 15 и 16. Другой вариант устройства предполагает использование вместо масляных ванн и уплотнительных элементов специального покрытия PDC (Polycristalline Diamond Composite, или Стратопакс), которое позволяет ввести в соприкосновение две поверхности без нанесения смазочного материала. То же покрытие планируется нанести и на торцевые части ТБТ 1 и переводника 7, т.к. вращающаяся втулка 2 также соприкасается и с ними.
Принцип работы устройства заключается в следующем. Устройство включается в колонну бурильных труб в том месте, где по некоторым расчетам ожидается выпадение частичек бурового шлама из области высоких скоростей потока промывочной жидкости, в результате чего происходит образование шламовой подушки. После того как устройство установлено в колонне бурильных труб, бурение проводится обычным способом, т.е. буровой раствор, нагнетаемый под большим давлением в БК, проходит через все элементы компоновки, выходит через насадки долота и вытекает через затрубное пространство между стенкой скважины и наружной поверхностью бурильных труб. При этом вместе с буровым раствором за счет наличия в нем реологических свойств происходит вынос обломков выбуренной породы.
Поток бурового раствора, проходя участок 18 бурильных труб с устройством, частично отводится по входным отверстиям 8, взаимодействует с турбинными секциями 3, заставляя их вращаться, как показано в 21, и приводит в движение вращающуюся втулку 2. В свою очередь лопасти 5, смонтированные на вращающейся втулке 2, начинают взаимодействовать со шламовой подушкой и с потоком бурового раствора в затрубном пространстве. Результирующий эффект взаимодействия рабочих лопастей со шламовой подушкой будет проявляться во взрыхлении шлама и поднятии его в область повышенных скоростей циркуляции, откуда он сможет быть без труда вынесен на поверхность.
Буровой раствор, сработав в турбинной секции 3, выводится через выходные отверстия 9 и вновь соединяется с потоком в области 19. Подразумевается, что количество турбинных секций 3 должно подбираться с условием ожидаемой высоты шламовой подушки и ожидаемым сопротивлением при вращении втулки 2 с лопастями 5. Аналогичным образом должна быть рассчитана и подача насосов, чтобы мощности насосов хватало для обеспечения гидравлической энергией как предлагаемого устройства, так и входящих в состав компоновки бурильной колонны других устройств.
Вращение лопастей 5 должно производиться по часовой стрелке, то есть в сторону движения долота, для исключения случаев отвинчивания резьбовых соединений.
После соединения отработавшей промывочной жидкости с основным потоком буровой раствор движется далее по направлению 20 в сторону породоразрушающего инструмента.
Изобретение позволяет поддерживать высокий уровень очистки скважины при взаимодействии вращающихся лопастей со шламом, поднимая его в область повышенных скоростей циркуляции, а также позволяет создавать более благоприятные условия для беспрепятственной транспортировки шлама на поверхность. Вращающиеся лопасти взмучивают шлам и поднимают его в область высоких скоростей циркуляции, и впоследствии он сможет быть вынесен до поверхности. Вращение втулки с лопастями оказывает воздействие на поток, приводя к образованию зоны турбулентного течения, которое является крайне приемлемым для беспрепятственного выноса шлама из скважины.
Claims (3)
1. Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама, включающее толстостенную бурильную трубу (ТБТ), имеющую входные и выходные отверстия, располагающиеся под восходящим и нисходящим углами соответственно, при этом в области входных отверстий в ТБТ выполнена канавка для размещения подшипников, которые устанавливаются после надевания вращающейся втулки на ТБТ и выполняют роль запорного подшипника, причем часть вращающейся втулки имеет гладкую поверхность, а на другой части смонтированы лопасти, которые не выступают за пределы рабочего диаметра ТБТ, устройство также включает турбинные секции, часть из которых жестко соединена с вращающейся втулкой, а другая часть закреплена на теле ТБТ, и которые выполняют роль ротора и статора соответственно, один конец ТБТ имеет муфтовое соединение для свинчивания с предыдущей бурильной трубой, а другой конец - ниппельное соединение для свинчивания с переводником, который в то же время является фиксирующим элементом для вращающейся втулки с лопастями, при этом устройство выполнено с возможностью частичного отвода потока бурового раствора во входные отверстия для взаимодействия с турбинными секциями, приводя их и вращающуюся втулку в движение.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что турбинные секции крепятся на вращающейся втулке и ТБТ с помощью шлицевых соединений.
3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вращающаяся втулка выполнена из того же материала, что и ТБТ.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149978A RU2630497C2 (ru) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015149978A RU2630497C2 (ru) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2015149978A RU2015149978A (ru) | 2017-05-26 |
RU2630497C2 true RU2630497C2 (ru) | 2017-09-11 |
Family
ID=58877844
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015149978A RU2630497C2 (ru) | 2015-11-23 | 2015-11-23 | Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630497C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207597U1 (ru) * | 2020-08-20 | 2021-11-03 | Михаил Николаевич Оверченко | Устройство для очистки забоя скважины |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2072047C1 (ru) * | 1992-04-03 | 1997-01-20 | Лазарь Николаевич Федоров | Устройство для бурения скважин большого диаметра |
RU2160818C1 (ru) * | 1999-04-19 | 2000-12-20 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Устройство для очистки скважин от шлама |
RU2176017C2 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-11-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Способ очистки ствола скважины |
RU109496U1 (ru) * | 2011-06-09 | 2011-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Устройство для очистки скважин от шлама |
CN203430446U (zh) * | 2013-08-02 | 2014-02-12 | 天津市万众科技发展有限公司 | 一种水平井涡轮清沙装置 |
-
2015
- 2015-11-23 RU RU2015149978A patent/RU2630497C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2072047C1 (ru) * | 1992-04-03 | 1997-01-20 | Лазарь Николаевич Федоров | Устройство для бурения скважин большого диаметра |
RU2160818C1 (ru) * | 1999-04-19 | 2000-12-20 | Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова (Технический университет) | Устройство для очистки скважин от шлама |
RU2176017C2 (ru) * | 1999-12-30 | 2001-11-20 | Тюменский государственный нефтегазовый университет | Способ очистки ствола скважины |
RU109496U1 (ru) * | 2011-06-09 | 2011-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет" (ТюмГНГУ) | Устройство для очистки скважин от шлама |
CN203430446U (zh) * | 2013-08-02 | 2014-02-12 | 天津市万众科技发展有限公司 | 一种水平井涡轮清沙装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU207597U1 (ru) * | 2020-08-20 | 2021-11-03 | Михаил Николаевич Оверченко | Устройство для очистки забоя скважины |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2015149978A (ru) | 2017-05-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10961791B2 (en) | Method and apparatus to rotate subsurface wellbore casing | |
US7290625B2 (en) | Reverse-circulation drilling method and system | |
CN109653691B (zh) | 一种水力与机械复合可控式岩屑床清除工具 | |
JP6777363B2 (ja) | 多流体掘削システム | |
CN211008515U (zh) | 一种脉冲射流岩屑清洗工具 | |
CN205422538U (zh) | 一种三维振动水力振荡器 | |
CN111577173A (zh) | 一种自旋式-磁传动的井下岩屑床清除工具 | |
RU2604604C2 (ru) | Трубный компонент бурильной колонны | |
CN103104203A (zh) | 钻井液固控控制工艺 | |
CN110748311A (zh) | 一种脉冲射流岩屑清洗工具 | |
CN201513131U (zh) | 一种修井钻塞管柱 | |
RU2630497C2 (ru) | Устройство для очистки наклонно-направленных и горизонтальных стволов скважин от шлама | |
US4312415A (en) | Reverse circulating tool | |
WO2019132691A1 (ru) | Бурильная компоновка с малогабаритным гидравлическим забойным двигателем | |
CN101487385A (zh) | 一种降低当量循环密度的井下工具 | |
RU109496U1 (ru) | Устройство для очистки скважин от шлама | |
RU156405U1 (ru) | Компоновка низа бурильной колонны со струйным насосом | |
CN202157766U (zh) | 水平井涡轮清砂装置 | |
CN210977391U (zh) | 旋流发生器 | |
RU2651862C1 (ru) | Способ очистки забоя скважины | |
CN103089176A (zh) | 钻井液固控系统 | |
US4285408A (en) | Reverse circulating tool | |
CN106368630A (zh) | 一种冲砂方法及专用工具 | |
US3101784A (en) | Rotary wash screen setting combination and rotary washing tool therefor | |
CN201582226U (zh) | 扶正式井下环空抽吸涡轮泵 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171125 |