RU2704155C1 - System and method of drilling a pilot hole through a well wall - Google Patents
System and method of drilling a pilot hole through a well wall Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704155C1 RU2704155C1 RU2019112408A RU2019112408A RU2704155C1 RU 2704155 C1 RU2704155 C1 RU 2704155C1 RU 2019112408 A RU2019112408 A RU 2019112408A RU 2019112408 A RU2019112408 A RU 2019112408A RU 2704155 C1 RU2704155 C1 RU 2704155C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- flexible shaft
- hose
- fluid
- drilling
- bit
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 24
- 239000011435 rock Substances 0.000 claims description 9
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims description 4
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002788 crimping Methods 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 9
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 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
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/11—Perforators; Permeators
-
- 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
- E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и предназначено для перфорации стенок обсаженных и необсаженных скважин и вскрытия продуктивных пластов.The invention relates to the field of oil and gas industry and is intended for perforation of the walls of cased and uncased wells and opening of reservoirs.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известен способ глубокой перфорации стенок обсаженной скважины, заключающийся в том, что режущему инструменту, закрепленному на гибком валу, размещенном в криволинейной направляющей, сообщают вращение и осевую подачу, и после достижения направляющей стенки скважины подачу режущего инструмента продолжают за счет перемещения гибкого вала вдоль направляющей, по осевой линии за пределы корпуса, высверливая при этом криволинейный канал (см. А.С. SU1776771, Е 21 В 43/11, 1990).There is a method of deep perforation of the walls of a cased hole, which consists in the fact that the cutting tool mounted on a flexible shaft placed in a curved guide, report the rotation and axial feed, and after reaching the guide wall of the well, the feed of the cutting tool is continued by moving the flexible shaft along the guide, along the axial line outside the housing, while drilling a curved channel (see A.S. SU1776771, E 21 B 43/11, 1990).
Однако известный способ не позволяет получать радиальные перфорационные каналы и обеспечивает ограниченную глубину внедрения направляющей в пласт, что определяется твердостью породы.However, the known method does not allow to obtain radial perforation channels and provides a limited depth of penetration of the guide into the reservoir, which is determined by the hardness of the rock.
Увеличение же глубины внедрения за счет повышения величины осевой нагрузки на режущую головку и момента резания, в свою очередь, снижает ресурс работы режущей головки.An increase in the penetration depth due to an increase in the axial load on the cutting head and the moment of cutting, in turn, reduces the life of the cutting head.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ глубокой перфорации обсаженной скважины, включающий спуск в скважину на колонне труб перфорационного устройства с режущей головкой на конце гибкого вала, стопорение устройства в стволе скважины в заданном интервале и сверление каналов перфорации режущей головкой путем подачи рабочей жидкости на механизм вращения гибкого вала и механизм его осевого перемещения, причем режущую головку устанавливают радиально стенке обсадной колонны скважины, и при осевой подаче режущей головке дополнительно создают усилие сжатия в направлении, обратном направлению сверления, что позволяет увеличить глубину и диаметр перфорационного канала за счет повышения величины осевой нагрузки на режущую головку, момента резания и жесткости системы: режущий инструмент - гибкая штанга (см. патент RU 2109129, Е 21 В 43/11, 1996).Closest to the proposed invention is a method for deep perforation of a cased hole, including the descent into the well on a pipe string of a perforating device with a cutting head at the end of the flexible shaft, locking the device in the wellbore in a predetermined interval, and drilling the perforation channels with a cutting head by supplying working fluid to the rotation mechanism flexible shaft and the mechanism of its axial movement, and the cutting head is set radially to the wall of the casing of the well, and with axial feed of the cutting head In addition, they create a compression force in the direction opposite to the drilling direction, which allows increasing the depth and diameter of the perforation channel by increasing the axial load on the cutting head, the moment of cutting and the rigidity of the system: the cutting tool is a flexible rod (see patent RU 2109129, Е 21 In 43/11, 1996).
К недостаткам указанного способа относится низкая эффективность процесса перфорации, обусловленная ограниченным сроком работы режущего инструмента, кольматацией пор вскрываемого пласта частицами высверливаемой породы, что в свою очередь отражается на проницаемости вскрываемого пласта, приводит к ограничению глубины и диаметра перфорационных каналов и снижению скорости сверления каналов.The disadvantages of this method include the low efficiency of the perforation process, due to the limited life of the cutting tool, the colmatation of the pores of the opening formation by particles of drilled rock, which in turn affects the permeability of the opening formation, which limits the depth and diameter of the perforation channels and reduces the speed of drilling channels.
Применение известных методов ограничено некомпенсационным свойством гибкого вала, которое ограничивает имеющуюся эффективную длину вала и способность обеспечивать поток жидкости через гибкий вал, необходимый для охлаждения режущего долота.The use of known methods is limited by the non-compensatory property of the flexible shaft, which limits the available effective shaft length and the ability to provide fluid flow through the flexible shaft, necessary for cooling the cutting bit.
Кроме того, существующие системы имеют ограниченную гибкость при бурении по кривой и неконтролируемом бурении после выхода из обсаженной стенки скважины, обуславливаемую шарнирной конструкцией существующих гибких валов. Такая шарнирная конструкция имеет ограничения по передаче крутящего момента.In addition, existing systems have limited flexibility when drilling along a curve and uncontrolled drilling after exiting the cased hole wall, due to the hinged design of existing flexible shafts. Such an articulated design has limitations on torque transmission.
Еще одним недостатком существующих систем бурения с подачей жидкости на режущий инструмент является невозможность компенсировать излишнее давление, что может привести к поломке систем бурения.Another drawback of existing drilling systems with fluid supply to the cutting tool is the inability to compensate for excessive pressure, which can lead to damage to the drilling systems.
Проблемой, решаемой данным изобретением, является обеспечение устройства, способного вертикально, горизонтально либо под любым другим радиусом кривизны прорезать многослойные стальные обсадные колонны и пласт и далее пробурить пилотный ствол в пласте-коллекторе любой длины за одну спуско-подъемную операцию с помощью промышленных колтюбинговых установок или в комбинации с установками радиального бурения/радиального вскрытия пласта.The problem solved by this invention is the provision of a device capable of cutting multilayer steel casing strings and stratum vertically, horizontally or under any other radius of curvature and then drilling a pilot barrel in a reservoir of any length in one round-trip operation using industrial coiled tubing installations or in combination with radial drilling / core drilling rigs.
Еще одной проблемой является создание системы, позволяющей пробурить пилотный ствол через колонну в пласт на желаемую глубину для управления направлением гидромониторных систем, используемых при радиальном бурении/радиальном вскрытии пласта.Another problem is the creation of a system that allows the pilot hole to be drilled through the column into the formation to the desired depth to control the direction of the hydraulic monitoring systems used in radial drilling / radial drilling.
Другой проблемой является создание системы, обеспечивающей выход инструмента из отклоняющего устройства под любым углом от центрального обсаженного или открытого ствола скважины для вскрытия пилотного ствола в углеводородном коллекторе на любое заданное расстояние и в любом направлении от основного ствола скважины.Another problem is the creation of a system that allows the tool to exit the diverting device at any angle from the central cased or open borehole to open the pilot shaft in the hydrocarbon reservoir at any given distance and in any direction from the main wellbore.
Еще одной проблемой является применение системы в вертикальных, горизонтальных и любых наклонных существующих или вновь пробуренных скважинах с открытым или обсаженным стволом.Another problem is the use of the system in vertical, horizontal and any deviated existing or newly drilled wells with an open or cased hole.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
В первом аспекте настоящего изобретения предложена система бурения, содержащая полую трубку, с одной стороны связанную с двигателем, а с другой – с лепестковым гибким валом, при этом гибкий вал находится в соединении с корпусом долота, содержащим долото, при этом через полую трубку, гибкий вал и корпус долота проходит шланг текучей среды, при этом шланг текучей среды снабжен компенсационным поршнем, расположенным в канале полой трубки, и уплотнительным поршнем, размещенным в канале корпуса долота, при этом компенсационный поршень имеет обходные каналы для текучей среды, предназначенные для компенсации давления в шланге при сжатии гибкого вала.In a first aspect of the present invention, there is provided a drilling system comprising a hollow tube coupled to an engine on one side and a flap flexible shaft on the other, the flexible shaft being connected to a bit body comprising a bit, and through the hollow tube, the shaft and the bit body passes a fluid hose, while the fluid hose is equipped with a compensation piston located in the channel of the hollow tube and a sealing piston located in the channel of the bit body, while the compensation piston has fluid paths designed to compensate for pressure in the hose during compression of the flexible shaft.
Каждое промежуточное звено гибкого вала обладает по меньшей мере двумя выступами с каждой стороны, при этом между выступами образованы углубления, при этом выступы каждого звена находятся в зацеплении с углублениями соседнего.Each intermediate link of the flexible shaft has at least two protrusions on each side, while recesses are formed between the protrusions, while the protrusions of each link are engaged with the recesses of the adjacent one.
Первое и последнее звенья вала имеют по меньшей мере два выступа только с одной стороны.The first and last shaft links have at least two protrusions on only one side.
Выступы имеют форму лепестка, основание которого уже его вершины, при этом углубления обладают комплементарной формой.The protrusions have the shape of a petal, the base of which is already its top, while the recesses have a complementary shape.
Выступы размещены в углублениях звеньев вала с зазором таким образом, что в сжатой конфигурации вала зазор полностью устранен, а в растянутой конфигурации гибкого вала зазор имеет максимальный размер.The protrusions are placed in the recesses of the shaft links with a gap so that the gap is completely eliminated in the compressed shaft configuration, and in the extended configuration of the flexible shaft, the gap has a maximum size.
Гибкий вал способен растягиваться на 15-25% от сжатого состояния гибкого вала.The flexible shaft is able to stretch by 15-25% of the compressed state of the flexible shaft.
Гибкий вал выполнен лазерной обработкой. The flexible shaft is made by laser processing.
Обходные каналы компенсационного поршня выполнены на наружной поверхности компенсационного поршня, позволяя текучей среде избыточного давления выходить из шланга во внутренний диаметр гибкого вала. Таким образом, давление ограничивается путем обеспечения возможности распределения текучей среды через гидравлическое отверстие в центре поршня, а также через гидравлические каналы, расположенные по окружности поршня, что приводит к распределению давления, оказываемого сверху вниз, для предотвращения сдерживающего гидравлического воздействия на поршень и обеспечения полного сжатия гибкого вала.The bypass channels of the compensation piston are formed on the outer surface of the compensation piston, allowing excess pressure fluid to exit the hose into the inner diameter of the flexible shaft. Thus, the pressure is limited by allowing the distribution of fluid through the hydraulic hole in the center of the piston, as well as through hydraulic channels located around the circumference of the piston, which leads to the distribution of pressure exerted from top to bottom, to prevent restraining hydraulic effects on the piston and ensure full compression flexible shaft.
Шланг выполнен с возможностью подачи промывочной (очистительную) и/или охлаждающей текучей среды на долото, при этом долото содержит центральный проточный канал, обеспечивающий выход текучей среды через проточные каналы долота из системы.The hose is configured to supply flushing (cleaning) and / or cooling fluid to the bit, wherein the bit contains a central flow channel that allows fluid to flow out of the system through the flow channels of the bit.
Компенсационный поршень выполнен с возможностью скольжения по всей длине канала полой трубки при сжатии или растяжении гибкого вала. The compensation piston is slidable along the entire length of the channel of the hollow tube when compressing or stretching the flexible shaft.
Крутящий момент от двигателя подается на гибкий вал посредством полой трубки.Torque from the engine is supplied to the flexible shaft by means of a hollow tube.
Долото присоединено к корпусу посредством по меньшей мере одного стопорного винта.The bit is attached to the housing by means of at least one locking screw.
Шланг соединен с компенсационным поршнем с помощью уплотнительного обжимного приспособления.The hose is connected to the compensation piston using a sealing crimp.
Двигатель присоединен к полой трубке с помощью уплотнительной детали.The engine is connected to the hollow tube using a sealing part.
Между компенсационным поршнем и уплотнительной деталью двигателя в полой трубке образовано проходное отверстие для текучей среды.A fluid bore is formed between the compensation piston and the engine seal in the hollow tube.
Полая трубка выполнена из армированного резинового шланга.The hollow tube is made of reinforced rubber hose.
В полированном корпусе долота располагается уплотнительный поршень, снабженный уплотнительными кольцами, при этом уплотнительный поршень герметично отсекает нижний конец шланга от остальной части шланга внутри гибкого вала и полой трубки.In the polished body of the bit there is a sealing piston equipped with sealing rings, while the sealing piston hermetically cuts off the lower end of the hose from the rest of the hose inside the flexible shaft and the hollow tube.
В предпочтительном варианте осуществления уплотнительный поршень является неподвижным.In a preferred embodiment, the sealing piston is stationary.
Центральный ограничительный канал, проходящий через полированный корпус долота, оснащен ограничителем для ограничения уплотнительного поршня.The central restriction channel passing through the polished body of the bit is equipped with a limiter to limit the sealing piston.
Согласно еще одному аспекту изобретения предложен способ бурения, содержащий этапы:According to another aspect of the invention, a drilling method is provided, comprising the steps of:
спуск в скважину системы по первому аспекту изобретения, при этом гибкий вал имеет максимальную длину растяжения;the descent into the well of the system according to the first aspect of the invention, the flexible shaft having a maximum extension length;
стопорение системы в стволе скважины в заданном интервале;locking the system in the wellbore in a predetermined interval;
направление системы при помощи отклоняющего устройства к месту бурения в стенке ствола скважины;the direction of the system using a deflecting device to the drilling site in the wall of the wellbore;
бурение канала долотом посредством сообщения ему вращения и осевого перемещения с подачей текучей среды на долото через шланг,drilling a channel with a chisel by imparting rotation and axial movement to it with a fluid supply to the chisel through a hose,
при этом при прохождении гибкого вала через отклоняющее устройство, при контакте гибкого вала со стенкой ствола скважины и далее с породой, происходит сжатие гибкого вала,while passing the flexible shaft through the deflecting device, when the flexible shaft contacts the borehole wall and then with the rock, the flexible shaft is compressed,
при этом при сжатии гибкого вала давление текучей среды в шланге компенсируется посредством выхода текучей среды через обходные каналы компенсационного поршня во внутренний диаметр гибкого вала, и происходит перемещение шланга, при котором компенсационный поршень скользит из своего нижнего положения в полой трубке в свое верхнее положение.in this case, when compressing the flexible shaft, the pressure of the fluid in the hose is compensated by the exit of the fluid through the bypass channels of the compensation piston into the inner diameter of the flexible shaft, and the hose moves, in which the compensation piston slides from its lower position in the hollow tube to its upper position.
Скважина представляет собой обсаженную скважину или не обсаженную скважину. A well is a cased well or an uncased well.
Текучая среда представляет собой промывочную (очистительную) и/или охлаждающую текучую среду и является жидкостью или газом.A fluid is a flushing (cleaning) and / or cooling fluid and is a liquid or gas.
Настоящим изобретением обеспечивается возможность проникновения в существующий открытый или обсаженный одной, или несколькими колоннами ствол скважины с помощью настоящей системы, которая позволяет проникать в эти колонны и далее в пласт, тем самым удлиняя искусственно созданные каналы проницаемости с целью увеличения добычи. В то же время такое проникновение в сочетании с радиальным бурением/радиальным вскрытием пласта увеличивает подверженность пласта искусственно созданным каналам притока, что обеспечивает меньшее сопротивление для притока пластовых жидкостей в основной ствол скважины и тем самым способствует повышению производительности скважин. Кроме того, бурение пилотного ствола в продуктивном пласте на новых и более зрелых скважинах позволяет пилотным каналам простираться за пределы призабойной зоны, поврежденной при бурении нового ствола либо в результате кольматации или минерализации, возникших по прошествии определенного времени эксплуатации. Данная система разработана для прохождения за пределы таких повреждений призабойной зоны пласта и создания в заданном направлении пилотного ствола, который, помимо возможностей создания отверстий в колонне и пласте, используется в качестве проводника для радиального бурения/радиального вскрытия пласта и закачки жидкости, газа и химических реагентов в желаемом направлении.The present invention makes it possible to penetrate an existing open hole or cased with one or several columns of a wellbore using the present system, which allows penetration into these columns and further into the formation, thereby extending artificially created permeability channels in order to increase production. At the same time, such penetration in combination with radial drilling / radial drilling of the formation increases the susceptibility of the formation to artificially created inflow channels, which provides less resistance to the influx of formation fluids into the main wellbore and thereby enhances well productivity. In addition, drilling a pilot wellbore in a reservoir at new and more mature wells allows the pilot canals to extend beyond the bottomhole zone, damaged when drilling a new wellbore or as a result of mudding or mineralization that has occurred after a certain time of operation. This system is designed to go beyond such damage to the bottomhole formation zone and create a pilot shaft in a given direction, which, in addition to creating holes in the string and the formation, is used as a conductor for radial drilling / radial opening of the formation and injection of fluid, gas and chemicals in the desired direction.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Фиг. 1 - вид системы по настоящему изобретению с компенсационным поршнем в самом верхнем положении;FIG. 1 is a view of the system of the present invention with a compensation piston in its highest position;
Фиг. 2 - вид системы по настоящему изобретению с компенсационным поршнем в самом нижнем положении; FIG. 2 is a view of the system of the present invention with a compensation piston in its lowest position;
Фиг. 3 - крупный вид поршня (компенсатора) и компонентов поршневой (компенсаторной) трубки;FIG. 3 - a large view of the piston (compensator) and the components of the piston (compensatory) tube;
Фиг. 4а – вид сверху гибкого вала;FIG. 4a is a plan view of a flexible shaft;
Фиг. 4б – поперечное сечение по линии А-А.FIG. 4b is a cross section along the line AA.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Варианты осуществления не ограничиваются описанными здесь вариантами осуществления, возможны и другие варианты осуществления изобретения, не выходящие за пределы сущности и объема данного изобретения.Embodiments are not limited to the embodiments described herein, other embodiments of the invention are possible without departing from the spirit and scope of the present invention.
Следует понимать, элементы, упомянутые в единственном числе, не исключают множественности элементов, если отдельно не указано иное.It should be understood that the elements mentioned in the singular do not exclude the plurality of elements, unless specifically indicated otherwise.
Способы, раскрытые в настоящем описании, содержат один или несколько этапов или действий для достижения описанного способа. Этапы и/или действия способа могут заменять друг друга, не выходя за пределы объема формулы изобретения. Другими словами, если не определен конкретный порядок этапов или действий, порядок и/или использование конкретных этапов и/или действий может изменяться, не выходя за пределы объема формулы изобретения.The methods disclosed herein comprise one or more steps or actions to achieve the described method. The steps and / or actions of the method can replace each other without going beyond the scope of the claims. In other words, unless a specific order of steps or actions is defined, the order and / or use of specific steps and / or actions can be changed without departing from the scope of the claims.
Как показано на фигурах 1 и 2, система согласно настоящему изобретению содержит режущее долото (1), предназначенное для прорезания стали и породы с проточными каналами (2) для очистки и охлаждения, причем режущая конструкция долота позволяет прорезать сталь и породу. Корпус долота (3) оснащен протоками (4) и стопорными винтами (5) для установки долота. Центральный ограничительный канал (6), проходящий через полированный корпус долота, расположенный в корпусе долота, ограничивает уплотнительный поршень (8) в верхнем и нижнем положении. Поршень (8) не имеет обходных каналов, поскольку выравнивание давлений этому поршню (8) не требуется, и его единственной функцией является уплотнение внутреннего пространства ограничителя (7) и направление текучей среды из шланга (9) в долото для охлаждения.As shown in figures 1 and 2, the system according to the present invention contains a cutting bit (1), designed for cutting steel and rocks with flow channels (2) for cleaning and cooling, and the cutting design of the bit allows you to cut steel and rock. The body of the bit (3) is equipped with ducts (4) and locking screws (5) for installing the bit. The central restriction channel (6) passing through the polished bit body located in the bit body limits the sealing piston (8) in the upper and lower positions. The piston (8) does not have bypass channels, since pressure equalization is not required for this piston (8), and its only function is to seal the internal space of the restrictor (7) and direct the fluid from the hose (9) to the chisel for cooling.
Шланг высокого давления (9), соединенный с системой, позволяет закачивать под высоким давлением текучие среды различного химического состава. Для закачки и охлаждения долота могут быть использованы любые жидкости, газы или любые другие вещества. A high-pressure hose (9) connected to the system allows pumping fluids of various chemical compositions under high pressure. For pumping and cooling the bit, any liquids, gases or any other substances can be used.
На фигуре 4а и 4б показан лепестковый гибкий вал (10) лазерной обработки. Как можно видеть на указанных фигурах, каждое промежуточное звено гибкого вала обладает по меньшей мере двумя выступами с каждой стороны, при этом между выступами образованы углубления, при этом выступы каждого звена находятся в зацеплении с углублениями соседнего. Первое и последнее звенья вала имеют по меньшей мере два выступа только с одной стороны. Выступы имеют форму лепестка, основание которого уже его вершины, при этом углубления обладают комплементарной формой. Выступы размещены в углублениях звеньев вала с зазором таким образом, что в сжатой конфигурации вала зазор полностью устранен, а в растянутой конфигурации гибкого вала зазор имеет максимальный размер.Figures 4a and 4b show a flap flexible shaft (10) of laser processing. As can be seen in these figures, each intermediate link of the flexible shaft has at least two protrusions on each side, while recesses are formed between the protrusions, while the protrusions of each link are engaged with the recesses of the adjacent one. The first and last shaft links have at least two protrusions on only one side. The protrusions have the shape of a petal, the base of which is already its top, while the recesses have a complementary shape. The protrusions are placed in the recesses of the shaft links with a gap so that the gap is completely eliminated in the compressed shaft configuration, and in the extended configuration of the flexible shaft, the gap has a maximum size.
Гибкий вал способен растягиваться на 15-25% от сжатого состояния гибкого вала в зависимости от формы лепестков и углублений. Предпочтительно на 19%.The flexible shaft is able to stretch by 15-25% of the compressed state of the flexible shaft, depending on the shape of the petals and recesses. Preferably 19%.
Гибкий вал имеет такой диаметр, чтобы соответствовать существующим долотам, и в частности может составлять 1,125 дюйма. Гибкий вал выполнен лазерной обработкой. The flexible shaft is sized to fit existing bits, and in particular, can be 1.125 inches. The flexible shaft is made by laser processing.
Особая гибкая конструкция вала позволяет ему вращаться на 360 градусов и обеспечивает передачу крутящего момента при любом радиусе кривизны и работает при полном вытягивании и полном сжатии для передачи крутящего момента. The special flexible shaft design allows it to rotate 360 degrees and provides torque transmission at any radius of curvature and works with full stretching and full compression to transmit torque.
Лепестковый гибкий вал соединяет секцию долота с секцией трубки поршня (11).A flexible petal shaft connects the bit section to the piston tube section (11).
Трубка поршня (11) предназначена компенсировать сжатие и вытягивание гибкого вала (10) и распределять жидкость внутри компенсатора, плавающий поршень (12) с гидравлическими обходными каналами сконструирован таким образом, что основной поток жидкости поступает в гибкий шланг (9) через внутренний диаметр гибкого шланга (9), оставляя некоторое количество потока жидкости в обход поршня (12), тем самым ограничивая давление, оказываемое на поршень при работе с высоким расходом жидкости. Поршень (12), оснащенный центральными проточными каналами, разработан таким образом, чтобы “скользить” по всей длине трубки поршня (11), тем самым компенсируя сжатие и вытягивание, происходящие во время эксплуатации системы. Шланг (9) соединен с поршнем (12) с помощью уплотнительного обжимного устройства высокого давления, обеспечивающего полную герметизацию жидкостей, проходящих через систему гибкого шланга. Уплотнительная деталь соединения двигателя (14), расположенная в верхней части системы, позволяет использовать специально разработанные источники питания или двигатели системы радиального бурения/радиального вскрытия пласта или высокоскоростные вращающиеся источники питания промышленного производства с гидравлическим, электрическим или любым другим приводом.The piston tube (11) is designed to compensate for the compression and extension of the flexible shaft (10) and to distribute the fluid inside the compensator, the floating piston (12) with hydraulic bypass channels is designed so that the main fluid flow enters the flexible hose (9) through the inner diameter of the flexible hose (9), leaving a certain amount of fluid flow bypassing the piston (12), thereby limiting the pressure exerted on the piston when operating at high fluid flow rates. The piston (12), equipped with central flow channels, is designed to “slide” along the entire length of the piston tube (11), thereby compensating for the compression and elongation that occur during operation of the system. The hose (9) is connected to the piston (12) using a high-pressure compression crimp device, which provides complete sealing of liquids passing through the flexible hose system. The sealing part of the motor connection (14) located at the top of the system allows the use of specially designed power sources or motors of the radial drilling / drilling system or high-speed rotating industrial power sources with hydraulic, electric or any other drive.
Система спроектирована таким образом, что по сравнению с существующими на сегодняшний день системами она позволяет спуститься в ствол скважины и пройти сквозь один или несколько слоев стальной колонны, затем проникнуть в горную породу или непосредственно в открытый ствол скважины в коллекторе с помощью системы той же конфигурации, используя вращательную силу в комбинации с гидромониторной силой радиального бурения/радиального вскрытия пласта. Эта комбинация позволяет за одну спуско-подъемную операцию по вскрытию пилотного ствола выполнить проникновение в колонну и в породу, а также обеспечить охлаждение и очистку с помощью специально разработанного сочетанного использования сил струйной и вращательной эрозии. Система разработана как усовершенствование радиального бурения/ радиального вскрытия пласта и спроектирована таким образом, что по сравнению с нынешними системами, она очищает от образующегося шлама и рассчитана на использование любых жидкостей, газов, химических и гидравлических веществ, для проникновения, очистки и устойчивости ствола скважины за счет особой конструкции, а также добавления имеющихся в продаже химических реагентов.The system is designed in such a way that, compared to the systems existing today, it allows you to go down into the wellbore and pass through one or more layers of the steel string, then penetrate the rock or directly into the open wellbore in the reservoir using a system of the same configuration, using rotational force in combination with hydro-radial drilling / radial drilling force. This combination allows for one round-trip operation to open the pilot barrel to penetrate the column and into the rock, as well as provide cooling and cleaning using a specially developed combined use of jet and rotational erosion forces. The system is designed as an improvement in radial drilling / radial penetration and is designed in such a way that, compared to current systems, it cleans of generated sludge and is designed to use any liquids, gases, chemical and hydraulic substances for penetration, cleaning and stability of the wellbore beyond due to the special design, as well as the addition of commercially available chemicals.
Фактически работа системы осуществляется, используя имеющиеся на рынке источники питания, которые соединены с коробкой двигателя (14), внизу которой расположена трубка поршня (11), соединяющаяся с гибким приводным валом (10), как показано на фиг. 1 или 2. Далее этот вал соединяется с корпусом долота (3), удерживающим долото (1) с помощью стопорного винта (5). Внутри этой конструкции внешнего корпуса располагается верхний поршень (12), оснащенный несколькими гидравлическими обходными каналами (13) для обхода жидкости. Поршень (12) сконструирован таким образом, что может свободно двигаться внутри трубки поршня (11) прямо по линии полного вытягивания и сжатия гибкого вала (10). Чтобы гибкий шланг не скручивался/не перегибался, гибкий вал с помощью компенсационных свойств сжимается и разжимается, при этом гибкий шланг свободно перемещается для прохождения в нём жидкости для бурения, очистки и охлаждения. Это обуславливает связь между конструкцией гибкого вала с компенсационными свойствами шланга. In fact, the system is operated using commercially available power sources that are connected to the engine box (14), at the bottom of which is a piston tube (11), connected to a flexible drive shaft (10), as shown in FIG. 1 or 2. Next, this shaft is connected to the body of the bit (3), holding the bit (1) with a locking screw (5). Inside this design of the outer casing there is an upper piston (12) equipped with several hydraulic bypass channels (13) for bypassing the fluid. The piston (12) is designed in such a way that it can freely move inside the piston tube (11) directly along the line of full extension and compression of the flexible shaft (10). To prevent the flexible hose from twisting / bending, the flexible shaft is compressed and expanded using the compensation properties, while the flexible hose moves freely to allow drilling, cleaning and cooling fluid to pass through it. This leads to a connection between the design of the flexible shaft with the compensation properties of the hose.
Компенсационные свойства заявленной системы позволяют осуществление как перфорации колонны, так и пилотного канала благодаря тому, что лепестковый гибкий вал расширяется, когда нет нагрузки и сжимается при нагрузке, таким образом, гибкий вал имеет переменную длину, а шланг, по которому проходит жидкость, обладает фиксированной длиной. При бурении гибкий вал сжимается и при этом длина гибкого вала должна быть скомпенсирована шлангом для предотвращения его перегиба во время сверления колонны.Compensatory properties of the claimed system allow the implementation of both the perforation of the column and the pilot channel due to the fact that the flap flexible shaft expands when there is no load and contracts when the load, thus, the flexible shaft has a variable length, and the hose through which the fluid passes has a fixed long. During drilling, the flexible shaft is compressed and the length of the flexible shaft must be compensated for by the hose to prevent it from bending during drilling.
Кроме того, этот компенсационный метод предотвращает обрыв шланга во время работы на любой стадии сжатия (бурение/перфорация/проникновение через колонну в пласт).In addition, this compensation method prevents hose breakage during operation at any stage of compression (drilling / perforation / penetration through the string into the formation).
Длина трубки поршня (11) прямо пропорциональна общей длине растянутого гибкого вала (10) чтобы компенсировать вытягивание гибкого вала при спуске и подъеме системы и его сжатие при работе.The length of the piston tube (11) is directly proportional to the total length of the stretched flexible shaft (10) to compensate for the extension of the flexible shaft during lowering and lifting of the system and its compression during operation.
Режущее долото (1), предназначенное для прорезания стали и породы, требует тщательного охлаждения и очистки. Шланг (9), проходящий по центру системы, является проводником для жидкости, закачиваемой под высоким давлением для очистки ствола от шлама и охлаждения режущего долота (1).The cutting bit (1), designed for cutting steel and rock, requires careful cooling and cleaning. The hose (9), passing through the center of the system, is a conductor for the fluid pumped under high pressure to clean the barrel of sludge and cool the cutting bit (1).
Режущее долото (1) соединено с гибким валом (10) корпусом долота (3) со стопорным винтом (5) для фиксации вала, а также с полированной секцией, в которой располагается нижний поршень с уплотнительными кольцами (8). Этот поршень (8) неподвижен и плотно закрывает нижний конец шланга, таким образом делая систему полностью герметичной. Полированный корпус (3) имеет ограничитель (7), который не пускает нижний поршень (8) в секцию гибкого вала (10), а также способствует движению шланга в гибком вале и трубке поршня (11).The cutting bit (1) is connected to the flexible shaft (10) by the body of the bit (3) with a locking screw (5) for fixing the shaft, as well as with a polished section in which the lower piston with o-rings (8) is located. This piston (8) is stationary and tightly closes the lower end of the hose, thus making the system completely tight. The polished body (3) has a stop (7), which does not let the lower piston (8) into the flexible shaft section (10), and also facilitates the movement of the hose in the flexible shaft and piston tube (11).
Система бурения по настоящему изобретению может применяться для перфорации колонны и/или для бурения или вскрытия пласта в любом направлении или для радиального бурения или вскрытия пласта.The drilling system of the present invention can be used for perforating the string and / or for drilling or drilling in any direction or for radial drilling or drilling.
Система применяется в скважинах на конце системы радиального бурения/радиального вскрытия пласта, на конце койлтюбинговой системы, каротажного кабеля или обычных труб. Система подвешивается на конце бурильной колонны или ГНКТ и является единственной частью, которая проникает в отверстие в колонне и пласт для бурения пилотного ствола.The system is used in wells at the end of a radial drilling / hole penetration system, at the end of a coiled tubing system, wireline or conventional pipes. The system is suspended at the end of the drill string or coiled tubing and is the only part that penetrates the hole in the string and the formation for drilling the pilot shaft.
При работе с системой радиального вскрытия настоящее изобретение используется для бурения пилотного ствола и многослойной колонны; при работе с койлтюбинговой установкой - только для ограниченного проникновения.When working with a radial opening system, the present invention is used to drill a pilot barrel and a multilayer string; when working with a coiled tubing installation - only for limited penetration.
Если используются обычные трубы, то бурение пилотного канала происходит только при помощи гибкого вала, который постоянно подается через отклоняющее устройство. То есть длина гибкого вала равна длине пилотного канала.If conventional pipes are used, then the pilot channel is drilled only with the help of a flexible shaft, which is constantly supplied through a deflecting device. That is, the length of the flexible shaft is equal to the length of the pilot channel.
Поскольку система применяется в скважинах на конце системы радиального бурения/радиального вскрытия пласта, на конце койлтюбинговой системы, или обычных труб, гибкий вал вытягивается полностью под действием силы тяжести и за счет многочисленных срезов лепесткового типа на гибком валу, обеспечивающих ему его гибкость и проходную способность для продвижения под различными радиусами кривизны внутри НКТ, колонны и открытого ствола отклоняющего механизма. При достижении нижней точки поршневой трубки поршень оказывается в максимально вытянутом состоянии. При соприкосновении долота с колонной или с пластом, гибкий вал сжимается, и поршень двигается вверх по поршневой трубке и фиксируется в положении соразмерном степени сжатия. Since the system is used in wells at the end of the radial drilling system / radial opening of the formation, at the end of the coiled tubing system, or conventional pipes, the flexible shaft is fully stretched by gravity and due to the numerous sections of the flap type on the flexible shaft, ensuring its flexibility and throughput for advancing under different radii of curvature inside the tubing, the column and the open shaft of the deflecting mechanism. When the bottom point of the piston tube is reached, the piston is in the most elongated state. When the bit touches the column or the formation, the flexible shaft is compressed, and the piston moves up the piston tube and is fixed in position in proportion to the degree of compression.
В таком положении система находится в равновесии, жидкость течет, поршень находится в верхнем положении, гибкий вал расположен в отклонителе, и система готова приступить к фрезерованию колонн или, в случае отсутствия колонны, непосредственно к вскрытию пласта и созданию пилотного ствола для системы радиального бурения/радиального вскрытия пласта.In this position, the system is in equilibrium, the fluid flows, the piston is in the upper position, the flexible shaft is located in the deflector, and the system is ready to start milling the columns or, in the absence of a column, directly to open the formation and create a pilot shaft for the radial drilling system / radial drilling.
В приведенном выше описании примеров, термины направления (такие как «над», «верх», «ниже», «низ», «верхний», «нижний» и т.д.) используются для удобства ссылки на прилагаемые чертежи.In the above description of examples, directional terms (such as “above,” “top,” “below,” “bottom,” “top,” “bottom,” etc.) are used for convenient reference to the accompanying drawings.
Для целей настоящего описания, термин «соединенный» (во всех своих формах, соединять, соединяющий, соединенный, и т.д.) в целом означает сочленение двух компонентов (электрических или механических) друг с другом непосредственно или опосредованно. Такое сочленение может быть неподвижным по сути или подвижным по сути. Такое сочленение может достигаться двумя компонентами (электрическими или механическими) и любыми дополнительными промежуточными элементами, являющимися выполненными за одно целое в виде одного единого тела друг с другом или двумя компонентами. Такое сочленение может быть постоянным по сути или может быть съемным или разъемным по сути, если не обусловлено иное.For the purposes of the present description, the term “connected” (in all its forms, connect, connecting, connected, etc.) generally means the articulation of two components (electrical or mechanical) with each other directly or indirectly. Such an articulation may be essentially immobile or essentially movable. Such an articulation can be achieved by two components (electrical or mechanical) and any additional intermediate elements that are made in one piece as a single body with each other or with two components. Such an articulation may be constant in essence or may be removable or detachable in essence, unless otherwise specified.
Несмотря на то, что примерные варианты осуществления были подробно описаны и показаны на сопроводительных чертежах, следует понимать, что такие варианты осуществления являются лишь иллюстративными и не предназначены ограничивать более широкое изобретение, и что данное изобретение не должно ограничиваться конкретными показанными и описанными компоновками и конструкциями.Although exemplary embodiments have been described in detail and shown in the accompanying drawings, it should be understood that such embodiments are merely illustrative and not intended to limit the broader invention, and that the present invention should not be limited to the particular arrangements and structures shown and described.
Claims (27)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112408A RU2704155C1 (en) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | System and method of drilling a pilot hole through a well wall |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019112408A RU2704155C1 (en) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | System and method of drilling a pilot hole through a well wall |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2704155C1 true RU2704155C1 (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=68318247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019112408A RU2704155C1 (en) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | System and method of drilling a pilot hole through a well wall |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2704155C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109129C1 (en) * | 1996-01-29 | 1998-04-20 | Научно-промышленная корпорация конверсионных технологий "Контех" | Method and device for deep perforation of encased well |
| RU2255196C1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") | Device for drilling deep perforation channels in cased well |
| RU69915U1 (en) * | 2007-08-08 | 2008-01-10 | Проектно-Производственное Частное Унитарное Предприятие "Новинка" | DEVICE FOR GETTING DEEP PERFORATION CHANNELS IN A CASED WELL |
| US20080257606A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Schlumberger Technology Corporation | Flexible Drill Shaft |
| RU2347059C2 (en) * | 2003-06-23 | 2009-02-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Drilling tool |
| US20120006548A1 (en) * | 2009-02-04 | 2012-01-12 | Buckman Jet Drilling | Perforating and Jet Drilling Method and Apparatus |
| US8245785B2 (en) * | 2008-04-14 | 2012-08-21 | Latjet Systems Llc | Method and apparatus for lateral well drilling with biased length adjusting casing cutter |
-
2019
- 2019-04-23 RU RU2019112408A patent/RU2704155C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109129C1 (en) * | 1996-01-29 | 1998-04-20 | Научно-промышленная корпорация конверсионных технологий "Контех" | Method and device for deep perforation of encased well |
| RU2347059C2 (en) * | 2003-06-23 | 2009-02-20 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Drilling tool |
| RU2255196C1 (en) * | 2003-12-08 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Российская инновационная топливно-энергетическая компания (ОАО "РИТЭК") | Device for drilling deep perforation channels in cased well |
| US20080257606A1 (en) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Schlumberger Technology Corporation | Flexible Drill Shaft |
| RU69915U1 (en) * | 2007-08-08 | 2008-01-10 | Проектно-Производственное Частное Унитарное Предприятие "Новинка" | DEVICE FOR GETTING DEEP PERFORATION CHANNELS IN A CASED WELL |
| US8245785B2 (en) * | 2008-04-14 | 2012-08-21 | Latjet Systems Llc | Method and apparatus for lateral well drilling with biased length adjusting casing cutter |
| US20120006548A1 (en) * | 2009-02-04 | 2012-01-12 | Buckman Jet Drilling | Perforating and Jet Drilling Method and Apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10174594B2 (en) | Jet perforating and cutting method | |
| US20120067643A1 (en) | Two-phase isolation methods and systems for controlled drilling | |
| US6997272B2 (en) | Method and apparatus for increasing drilling capacity and removing cuttings when drilling with coiled tubing | |
| US8074744B2 (en) | Horizontal waterjet drilling method | |
| CA2916969C (en) | An improved method and device for making a lateral opening out of a wellbore | |
| JP6777363B2 (en) | Multi-fluid drilling system | |
| WO2014074667A2 (en) | Casing cutter | |
| EA025087B1 (en) | Valve system | |
| US11867015B2 (en) | Downhole friction reduction systems | |
| US7090033B2 (en) | Drill string shutoff valve | |
| US5632604A (en) | Down hole pressure pump | |
| RU2704155C1 (en) | System and method of drilling a pilot hole through a well wall | |
| US11299944B2 (en) | Bypass tool for fluid flow regulation | |
| US9932788B2 (en) | Off bottom flow diverter sub | |
| CA2483174C (en) | Drill string shutoff valve | |
| RU2313651C1 (en) | Device for radial reservoir exposing | |
| US3630292A (en) | Vibratory hammer drill | |
| EP3215707B1 (en) | Method of manufacturing a side pocket mandrel body | |
| WO2023193167A1 (en) | An impact transmission mechanism for a rotary percussion drilling tool | |
| RU2230183C1 (en) | Device for perforation of cased well (variants) | |
| RU2278961C2 (en) | Casing well perforation device | |
| RU2236564C1 (en) | Device for deep perforation of cased well | |
| OA18358A (en) | Multi fluid drilling system |