RU2765025C1 - Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation - Google Patents

Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2765025C1
RU2765025C1 RU2021102283A RU2021102283A RU2765025C1 RU 2765025 C1 RU2765025 C1 RU 2765025C1 RU 2021102283 A RU2021102283 A RU 2021102283A RU 2021102283 A RU2021102283 A RU 2021102283A RU 2765025 C1 RU2765025 C1 RU 2765025C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
axis
bit
channel
cutting part
Prior art date
Application number
RU2021102283A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Михайлович Ведель
Original Assignee
Павел Михайлович Ведель
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Павел Михайлович Ведель filed Critical Павел Михайлович Ведель
Priority to RU2021102283A priority Critical patent/RU2765025C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765025C1 publication Critical patent/RU2765025C1/en

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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/06—Deflecting the direction of boreholes

Abstract

FIELD: drilling.
SUBSTANCE: group of inventions relates to special methods and devices for directional drilling to change the direction of a borehole. A device for drilling an inclined-directional well contains non-rotating case (1) with lower stabilizer (2), main chisel (3), node (4) for controlling the displacement of the axis of a well channel. The device is equipped with drilling bit (5) with cutting part (6) on side surface (7), installed with the possibility of radial displacement of its axis of rotation above main chisel (3), with a diameter of cutting part (7) smaller than a diameter of cutting part (6) of the drilling bit. Node (4) for controlling the displacement of the channel axis is made in the form of a unit for controlling the radial displacement of the axis of rotation of drilling bit (5).
EFFECT: energy costs are reduced, the channel axis displacement is continuously controlled directly during drilling, and the quality of the well channel is improved.
2 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к особым способам и устройствам направленного бурения для изменения направления буровой скважины.SUBSTANCE: group of inventions relates to special methods and devices for directional drilling for changing the direction of a borehole.

Известен способ бурения наклонно направленной скважины и используемое для этого устройство - роторно управляемая система, (патент RU 2540761 С2, МПК Е21И 7/08 (2006.01), опубл. 2015 г.), включающий ориентацию в процессе бурения режущей части буровой колонны приложением бокового усилия к буровой колонне при управляемой подаче бурового раствора к выдвижному элементу для его контакта со стенкой скважины в направлении, противоположном отклонению режущей части относительно ствола скважины. Эта система используется для отклонения буровой колонны в желаемом направлении от вертикали или другой желаемой ориентации ствола скважины, посредством подачи бурового раствора в радиальный канал, сообщенный с центральным каналом в, по меньшей мере, один выполненный с возможностью радиального выдвижения поршень, размещенный в управляющей секции, которые прикладывают поперечные усилия к стенке ствола скважины для отклонения бурового долота относительно осевой линии ствола скважины.A known method of drilling a directional well and the device used for this is a rotary-controlled system (patent RU 2540761 C2, IPC E21I 7/08 (2006.01), publ. 2015), including the orientation of the cutting part of the drill string during the drilling process by applying a lateral force to the drill string with a controlled supply of drilling fluid to the sliding element for its contact with the borehole wall in the direction opposite to the deviation of the cutting part relative to the wellbore. This system is used to tilt the drill string in a desired direction away from vertical or other desired orientation of the wellbore by supplying drilling fluid into a radial channel communicating with a central channel into at least one radially extendable piston located in the control section, which apply transverse forces to the wall of the wellbore to deflect the drill bit relative to the centerline of the wellbore.

Для работы таких конструкций требуются большие перепады давления на инструменте. Кроме того, недостаточное качество получаемого канала скважины, что объясняется нарушением геометрии канала из-за разрушения стенок в местах контакта с выдвижными элементами.Such structures require large pressure drops across the tool to operate. In addition, the poor quality of the obtained borehole channel, which is explained by the violation of the channel geometry due to the destruction of the walls at the points of contact with the sliding elements.

Наиболее близкими к заявляемому способу и устройству является гибридная поворотная управляемая система (WO 03/052237, МПК Е21В 7/06, опубл. 2003 г.), реализуемая способ бурения наклонно направленной скважины, включающий формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала. Устройство - гибридная поворотная управляемая система содержит невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины в виде узла управления радиальным смещением задней опоры вращения вала долота в невращающемся корпусе, что приводит к угловому отклонению оси вращения основного долота.Closest to the claimed method and device is a hybrid rotary controlled system (WO 03/052237, IPC E21B 7/06, publ. 2003), implemented by the method of drilling a directional well, including the formation of sections of the well channel with an axis offset, drilling with the main bit with the direction of the lower bit stabilizer along the formed section of the channel. The device - a hybrid rotary controlled system contains a non-rotating body with a lower stabilizer, a main bit, a well channel axis offset control unit in the form of a radial displacement control unit for the rear bit shaft rotation support in a non-rotating housing, which leads to an angular deviation of the main bit rotation axis.

Таким способом и при использовании такого устройства получают более качественный канал, т.к. нет разрушения стенок выдвижными элементами.In this way and when using such a device, a better channel is obtained, tk. no destruction of the walls by sliding elements.

Однако все нагрузки при бурении воспринимаются валом основного долота, и для управления требуются большие затраты энергии, в следствии чего таким способом и при использовании такого устройства нельзя отклонять ось вращения долота в процессе бурения, т.е. для отклонения оси скважины необходимо остановить процесс бурения, отклонить ось вращения долота и возобновить бурение. При этом в канале скважины могут формироваться уступы.However, all loads during drilling are taken by the main bit shaft, and the control requires large amounts of energy, as a result of which, in this way and when using such a device, it is impossible to deflect the bit rotation axis during drilling, i.e. To deviate the borehole axis, it is necessary to stop the drilling process, deviate the bit rotation axis and resume drilling. In this case, ledges can form in the well channel.

Задачей предлагаемой группы изобретений является снижение энергетических затрат, обеспечение непрерывного управляемого бурения при рабочей скорости проходки и повышение качества канала ствола.The task of the proposed group of inventions is to reduce energy costs, provide continuous controlled drilling at operating speed of penetration and improve the quality of the bore.

Единым техническим результатом, достигаемым при осуществлении заявляемой группы изобретений, является обеспечение возможности снижения энергетических затрат и обеспечение непрерывного управляемого бурения при рабочей скорости проходки и повышения качества канала скважины за счет отклонения оси скважины смещением оси вращения разбуривающего долота, которое воспринимает меньшие (порядка 10%) нагрузки по отношению к нагрузкам основного долота.A single technical result achieved in the implementation of the claimed group of inventions is to provide the possibility of reducing energy costs and ensuring continuous controlled drilling at an operating rate of penetration and improving the quality of the well channel due to the deviation of the well axis by shifting the rotation axis of the drilling bit, which perceives smaller (about 10%) loads relative to the main bit loads.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования способа бурения наклонно направленной скважины, включающего формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала.The problem is solved by improving the method of drilling a directional well, including the formation of sections of the well channel with an axis offset, drilling with the main bit with the direction of the lower bit stabilizer along the formed section of the channel.

Это усовершенствование состоит в том, что участки канала скважины со смещением оси формируют разбуривающим долотом, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота.This improvement consists in that sections of the well channel with an axis offset are formed by a reaming bit installed with the possibility of radial displacement of its axis of rotation, above the main bit with a cutting part diameter smaller than the diameter of the cutting part of the reaming bit.

Такое выполнение операций способа позволяет сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат и обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.Such execution of the method operations makes it possible to form the well channel trajectory by radial displacement of the reaming bit, which perceives significantly lower loads than the main bit, which is necessary to reduce energy costs and ensure continuous control of the channel axis displacement directly in the drilling process and improve the quality of the well channel.

Поставленная задача решается также усовершенствованием устройства для бурения наклонно направленной скважины, содержащего невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины.The problem is also solved by improving the device for drilling a directional well, containing a non-rotating body with a lower stabilizer, a main bit, a control unit for shifting the borehole axis.

Это усовершенствование состоит в том, что устройство снабжено разбуривающим долотом с режущей частью на боковой поверхности, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота, узел управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота.This improvement consists in the fact that the device is equipped with a reaming bit with a cutting part on the side surface, installed with the possibility of radial displacement of its axis of rotation, above the main bit with a cutting part diameter smaller than the diameter of the cutting part of the reaming bit, the channel axis displacement control unit is made in the form control unit for radial displacement of the rotation axis of the drilling bit.

Такое конструктивное выполнение устройства позволяет сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат, обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.Such a design of the device makes it possible to form the trajectory of the well channel by radial displacement of the drilling bit, which perceives significantly lower loads than the main bit, which is necessary to reduce energy costs, ensure continuous control of the displacement of the channel axis directly in the drilling process and improve the quality of the well channel.

Группа изобретений поясняется чертежами, на которых на фиг.1 изображено заявляемое устройство, на фиг 2 - схематично изображено устройство в положении бурения без отклонения канала скважины, на фиг.3 - устройство в положении формирования участка канала скважины со смещенной осью, на фиг.4 - устройство в положении отклонения канала скважины - направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала, на фиг.5 - устройство в положении отклонения ствола скважины - переход нижнего стабилизатора на участок канала скважины со смещенной осью.The group of inventions is illustrated by drawings, in which figure 1 shows the claimed device, figure 2 - schematically shows the device in the position of drilling without deviation of the well channel, figure 3 - device in the position of forming a section of the well channel with an offset axis, figure 4 - the device in the position of the deviation of the well channel - the direction of the lower stabilizer of the bit along the formed section of the channel, figure 5 - the device in the position of the deviation of the wellbore - the transition of the lower stabilizer to the section of the well channel with an offset axis.

Устройство для бурения наклонно направленной скважины, содержит невращающийся корпус 1 с нижним стабилизатором 2, основное долото 3, узел 4 управления смещением оси канала скважины. Устройство снабжено разбуривающим долотом 5 с режущей частью 6 и установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения, выше основного долота 3 с диаметром режущей части 7, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота 5, узел 4 управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота 5, например содержащий клиновой механизм 8, соединенный с приводом 9. Передача вращения на разбуривающее долото происходит от вала 11 долота 3 через кулачково-дисковую муфту 10..Позицией 12 обозначен секция телеметрии, позицией 13 - секция аккумуляторных батарей, позицией 14 - верхний стабилизатор, позицией 15 - буровая колонна.A device for drilling a directional well, contains a non-rotating body 1 with a lower stabilizer 2, a main bit 3, a node 4 for controlling the offset of the borehole axis. The device is equipped with a reaming bit 5 with a cutting part 6 and installed with the possibility of radial displacement of its axis of rotation, above the main bit 3 with a diameter of the cutting part 7 smaller than the diameter of the cutting part of the reaming bit 5, the node 4 for controlling the displacement of the channel axis is made in the form of a radial displacement control unit axis of rotation of the drilling bit 5, for example, containing a wedge mechanism 8 connected to the drive 9. The transmission of rotation to the drilling bit occurs from the shaft 11 of the bit 3 through the cam-disc clutch 10. 14 - upper stabilizer, position 15 - drill string.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

При бурении без отклонения ось вращения разбуривающего долота 5 совпадает с осью вращения основного долота 3 и с осью канала скважины. Основное долото 3 воспринимает большие нагрузки, осуществляя бурение канала меньшего диаметра, чем диаметр канала скважины. Разбуривающее долото 5 обеспечивает бурение канала диаметром, соответствующим диаметру канала скважины.When drilling without deflection, the axis of rotation of the drilling bit 5 coincides with the axis of rotation of the main bit 3 and with the axis of the well channel. The main bit 3 perceives large loads, drilling a channel of a smaller diameter than the diameter of the well channel. The reaming bit 5 provides drilling of a channel with a diameter corresponding to the borehole diameter.

При бурении с отклонением ось вращения разбуривающего долота 5 узлом 4 управления смещают в радиальном направлении на требуемую величину по отношению к исходному положению оси канала скважины. При работе разбуривающего долота 5, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото 3, формируют участок канала скважины с заданным смещением оси. При дальнейшем бурении нижний стабилизатор 2 направляется по сформированному со смещенной осью участку канала, смещая в процессе бурения в нужном направлении ось вращения основного долота 3, воспринимающего основную нагрузку. Обработка следующего участка канала производится аналогично.When drilling with deviation, the axis of rotation of the reaming bit 5 is displaced by the control unit 4 in the radial direction by the required amount relative to the initial position of the borehole axis. During operation of the drilling bit 5, which perceives significantly lower loads than the main bit 3, a section of the borehole channel with a given axis offset is formed. During further drilling, the lower stabilizer 2 is guided along the section of the channel formed with an offset axis, shifting the axis of rotation of the main bit 3, which receives the main load, in the process of drilling in the desired direction. Processing of the next section of the channel is carried out similarly.

По выполненным расчетам, при использовании буровой компоновки 120-го габарита, основного долота диаметром 134 мм, разбуривающего долота диаметром 144 мм., при радиальном смещении разбуривающего долота 5 мм возможен набор интенсивности 8 градусов на 30 метров.According to the performed calculations, when using a drilling assembly of 120 gauge, a main bit with a diameter of 134 mm, a reaming bit with a diameter of 144 mm, with a radial displacement of the reaming bit of 5 mm, an increase in intensity of 8 degrees per 30 meters is possible.

Таким образом, использование предлагаемых способа и устройства обеспечивает возможность сформировать траекторию канала скважины радиальным смещением разбуривающего долота, воспринимающего значительно меньшие нагрузки, чем основное долото, что необходимо для снижения энергетических затрат, обеспечения непрерывного управления смещением оси канала непосредственно в процессе бурения и повышения качества канала скважины.Thus, the use of the proposed method and device makes it possible to form the well channel trajectory by radial displacement of the reaming bit, which perceives significantly lower loads than the main bit, which is necessary to reduce energy costs, ensure continuous control of the channel axis displacement directly during drilling and improve the quality of the well channel .

Claims (2)

1. Способ бурения наклонно-направленной скважины, включающий формирование участков канала скважины со смещением оси, бурение основным долотом с направлением нижнего стабилизатора долота по сформированному участку канала, отличающийся тем, что участки канала скважины со смещением оси формируют разбуривающим долотом, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота.1. A method for drilling a directional well, including the formation of sections of the well channel with an axis offset, drilling with the main bit with the direction of the lower bit stabilizer along the formed section of the channel, characterized in that sections of the well channel with an axis offset are formed by a drilling bit installed with the possibility of radial displacement the axis of its rotation is higher than the main bit with a cutting part diameter smaller than the diameter of the cutting part of the reaming bit. 2. Устройство для бурения наклонно-направленной скважины, содержащее невращающийся корпус с нижним стабилизатором, основное долото, узел управления смещением оси канала скважины, отличающееся тем, что оно снабжено разбуривающим долотом с режущей частью на боковой поверхности, установленным с возможностью радиального смещения оси его вращения выше основного долота с диаметром режущей части, меньшим диаметра режущей части разбуривающего долота, узел управления смещением оси канала выполнен в виде узла управления радиальным смещением оси вращения разбуривающего долота.2. A device for drilling a directional well, containing a non-rotating body with a lower stabilizer, a main bit, a control unit for shifting the axis of the borehole channel, characterized in that it is equipped with a reaming bit with a cutting part on the side surface, installed with the possibility of radial displacement of its axis of rotation above the main bit with a diameter of the cutting part smaller than the diameter of the cutting part of the reaming bit, the channel axis displacement control unit is made in the form of a control unit for the radial displacement of the reaming bit rotation axis.
RU2021102283A 2021-02-01 2021-02-01 Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation RU2765025C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102283A RU2765025C1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021102283A RU2765025C1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765025C1 true RU2765025C1 (en) 2022-01-24

Family

ID=80445270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021102283A RU2765025C1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765025C1 (en)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2114273C1 (en) * 1994-09-26 1998-06-27 Государственное научно-производственное предприятие "Пилот" Method and device for drilling slant-directed bore-holes
WO2003052237A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Schlumberger Holdings Limited Hybrid rotary steerable system
EA007832B1 (en) * 2003-05-21 2007-02-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Drill bit and system for drilling the borehole
US20120018225A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Baker Hughes Incorporated Tilted bit rotary steerable drilling system
US20130213713A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Halliburton Energy Services, Inc. Directional drilling systems
EA019369B1 (en) * 2007-08-15 2014-03-31 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
RU2513602C2 (en) * 2008-07-11 2014-04-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Drill bit for controlled directed boring, boring system and method of boring of curved well shafts
US20140209389A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Schlumberger Technology Corporation High Dogleg Steerable Tool
US20150008045A1 (en) * 2003-11-26 2015-01-08 Schlumberger Technology Corporation Steerable Drilling System
US20170058617A1 (en) * 2014-02-24 2017-03-02 Weatherford/Lamb, Inc. Eccentric Stabilizer for Use in a Synchronous Rotary Steerable System
RU2617759C2 (en) * 2012-12-19 2017-04-26 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Control system based on screw coal-face mechanism

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2114273C1 (en) * 1994-09-26 1998-06-27 Государственное научно-производственное предприятие "Пилот" Method and device for drilling slant-directed bore-holes
WO2003052237A1 (en) * 2001-12-19 2003-06-26 Schlumberger Holdings Limited Hybrid rotary steerable system
EA007832B1 (en) * 2003-05-21 2007-02-27 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Drill bit and system for drilling the borehole
US20150008045A1 (en) * 2003-11-26 2015-01-08 Schlumberger Technology Corporation Steerable Drilling System
EA019369B1 (en) * 2007-08-15 2014-03-31 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. System and method for controlling a drilling system for drilling a borehole in an earth formation
RU2513602C2 (en) * 2008-07-11 2014-04-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Drill bit for controlled directed boring, boring system and method of boring of curved well shafts
US20120018225A1 (en) * 2010-07-21 2012-01-26 Baker Hughes Incorporated Tilted bit rotary steerable drilling system
US20130213713A1 (en) * 2012-02-17 2013-08-22 Halliburton Energy Services, Inc. Directional drilling systems
RU2617759C2 (en) * 2012-12-19 2017-04-26 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Control system based on screw coal-face mechanism
US20140209389A1 (en) * 2013-01-29 2014-07-31 Schlumberger Technology Corporation High Dogleg Steerable Tool
US20170058617A1 (en) * 2014-02-24 2017-03-02 Weatherford/Lamb, Inc. Eccentric Stabilizer for Use in a Synchronous Rotary Steerable System

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2455448C2 (en) Method and device for hydraulic control of well rotor drilling systems
RU2513602C2 (en) Drill bit for controlled directed boring, boring system and method of boring of curved well shafts
CA2081806C (en) Apparatus for drilling a curved subterranean borehole
US8763726B2 (en) Drill bit gauge pad control
EP2137372B1 (en) Morphible bit
US7779933B2 (en) Apparatus and method for steering a drill bit
EP2744967B1 (en) Rotary steerable assembly inhibiting counterclockwisewhirl during directional drilling
CN111295497B (en) Rotary guide system with actuator having link
EP2176493A1 (en) Drill bit gauge pad control
CN101059061B (en) Sliding push-the-bit type steering drilling tool
NO340660B1 (en) Rotary controllable system and method for controlling a rotary drill string
CN104411916A (en) Drilling system with flow control valve
NO339727B1 (en) Controllable drilling system and method for forming a borehole
RU2509862C2 (en) Borehole systems balanced against bit vibrations, and methods of their use
EP3717730B1 (en) Simple rotary steerable drilling system
NO333895B1 (en) Controllable drill bit arrangement
CN109025821B (en) Mixed type high build-up rate rotary steering drilling tool
RU2765025C1 (en) Method for drilling inclined-directional well and device for its implementation
CN109083593B (en) Hydraulic pushing drill bit directional guiding drilling tool
RU2509860C2 (en) Self-stabilising drilling bits balanced against vibrations and layouts of bottom of drill strings, and systems for their use
RU2734915C2 (en) Method of directed drilling with correction of well trajectory
CN110905409B (en) Method for realizing high build-up rate by high drilling speed rotary steering system
Ivanova et al. Analysis of distortion mechanisms used in rotary steerable systems