RU2781653C1 - Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well - Google Patents

Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well Download PDF

Info

Publication number
RU2781653C1
RU2781653C1 RU2022111720A RU2022111720A RU2781653C1 RU 2781653 C1 RU2781653 C1 RU 2781653C1 RU 2022111720 A RU2022111720 A RU 2022111720A RU 2022111720 A RU2022111720 A RU 2022111720A RU 2781653 C1 RU2781653 C1 RU 2781653C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
tubular
turbine
shoe
well
Prior art date
Application number
RU2022111720A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Васильевич Бабиков
Дмитрий Леонидович Селянский
Илья Валериевич Злобин
Алексей Сергеевич Абызов
Андрей Михайлович Гуркин
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "НГТ"
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "НГТ" filed Critical Закрытое акционерное общество "НГТ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2781653C1 publication Critical patent/RU2781653C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas wells construction.
SUBSTANCE: invention relates to devices for the construction of oil and gas wells, in particular for drilling complicated sections of wells. The turbine drive comprises a tubular fixed body with centering elements located on it, a drive assembly with a shaft located inside the casing, a turbine connected to the drive assembly and a bit shoe having a plurality of channels, and means for supplying cement slurry to the well cementing zone. Parts of the drive unit and the shoe-chisel are made of an easily drillable material, the drive unit shaft is made of a tubular upper part and a tubular lower part, the shaft parts are connected by a sleeve hollow from the inside with radial holes in it, the turbine is located on the upper part of the shaft between the wall of this part of the shaft and the tubular body. The top of the shaft is equipped with a bursting disc nut located above the end of the top of the shaft. On the outer surface of the upper part of the shaft, there are longitudinal grooves, on the inner surface of the turbine rotor there are protrusions located in the grooves of the upper part of the shaft. Inside the lower tubular part of the shaft, a thread is made for screwing a shoe-chisel into it. The easily drillable material is used to make parts of the drive unit such as the tubular top of the shaft, the nut and the turbine. The means for supplying cement slurry to the well cementing zone are the nut hole closed from above by a bursting disc, the cavity of the tubular upper part of the shaft and the radial holes in the sleeve connecting the shaft parts.
EFFECT: exclusion of reactive torque transmitted to the casing string, as well as reduction of well construction time when drilling complicated well sections.
3 cl, 4 dwg

Description

Представленное в данном описании техническое решение относится к устройствам для разбуривания осложнённых участков скважины с использованием нижней обсадной трубы и бурового раствора, подаваемого через привод для обеспечения вращения разбуриваемого инструмента (башмака-долота). Конструкция данного привода обеспечивает возможность оставлять части привода зацементированными в скважине после разбуривания осложнённого участка скважины, при этом бурение следующего интервала скважины осуществляют после её цементирования, а дальнейшее разбуривание скважины осуществляют долотом меньшего диаметра. Осложненными участками скважины являются сужения скважины, её уступы, изгибы и искривления ствола, осыпи и обвалы стенок скважины.The technical solution presented in this description relates to devices for drilling complicated sections of a well using a lower casing and drilling fluid supplied through a drive to ensure the rotation of the drilled tool (shoe-bit). The design of this drive makes it possible to leave parts of the drive cemented in the well after drilling a complicated section of the well, while drilling the next interval of the well is carried out after its cementing, and further drilling of the well is carried out with a bit of a smaller diameter. Complicated sections of the well are narrowing of the well, its ledges, bends and curvature of the wellbore, screes and collapses of the well walls.

Известно устройство для бурения скважин, включающее забойный двигатель, состоящий из ротора, статора и осевой опоры, статор верхним переводником присоединен к бурильным трубам, снизу к ротору присоединено долото, во внутренней полости долота, независимо от него, размещено шарошечное долото, долото выступает ниже шарошечного долота, которое присоединено к штанге, размещенной в осевом отверстии вала забойного двигателя, при этом на штанге выполнены шлицы, контактирующие со шлицами водила, закрепленного в статоре забойного двигателя, сверху в штангу ввернут ограничитель (RU 2021463 С1, 15.10.1994).A device for drilling wells is known, including a downhole motor, consisting of a rotor, a stator and an axial support, the stator is connected to the drill pipes with an upper sub, a bit is attached to the rotor from below, a cone bit is placed in the internal cavity of the bit, independently of it, a cone bit is placed, the bit protrudes below the cone bit, which is connected to the rod, placed in the axial hole of the downhole motor shaft, while the rod is made of splines that contact with the splines of the carrier fixed in the downhole motor stator, a limiter is screwed into the rod from above (RU 2021463 C1, 15.10.1994).

Известен разбуриваемый башмак с силовым приводом для низа обсадной колонны, выполненный из легкоразбуриваемых материалов, при это башмак оснащен средствами цементирования скважины и фиксации внутренних частей от проворота при разбуривании, причем башмак оснащен системой автозаполнения внутренней полости колонны обсадных труб промывочной жидкостью. Режущая структура снабжена резцами и шпинделем, профиль сердечника которого выполнен с внутренним конусом, повторяющим профиль долота, при этом по вылету конус не превышает высоту лопастей наконечника шпинделя. Средство для цементирования скважины расположено вверху устройства, оно содержит переводник с цементировочной разрывной диафрагмой. Механизм фиксации внутренних частей от проворота расположен в нижней части устройства. В разбуриваемом башмаке с силовым приводом имеется система автозаполнения внутренней полости колонны обсадных труб промывочной жидкостью, которая содержит промывочные каналы. Вал выполнен из двух трубчатых частей, имеющих полости внутри частей вала. Устройство имеет клапан автозаполнения и радиальные каналы (RU 2711171 C1, 15.01.2020).A drillable shoe with a power drive for the bottom of the casing is known, made of easily drillable materials, while the shoe is equipped with means for cementing the well and fixing the internal parts from turning during drilling, and the shoe is equipped with a system for autofilling the internal cavity of the casing string with flushing fluid. The cutting structure is equipped with cutters and a spindle, the core profile of which is made with an internal cone that repeats the bit profile, while the cone does not exceed the height of the blades of the spindle tip in reach. The well cementing tool is located at the top of the device, it contains a sub with a cementing rupture disk. The mechanism for fixing the internal parts from rotation is located at the bottom of the device. The drillable shoe with a power drive has a system for auto-filling the internal cavity of the casing string with flushing fluid, which contains flushing channels. The shaft is made of two tubular parts having cavities inside the shaft parts. The device has an autofill valve and radial channels (RU 2711171 C1, 01/15/2020).

Известен вращающийся направляющий башмак с эксцентричной формой сохранения воды, включая корпус, основание турбины и крышку направляющего башмака. Башмак гарантирует, что он не может заблокировать циркуляционное отверстие, чтобы войти в технологическую группу труб под муфтой, чтобы при попадании в скважину в проблемное состояние, такое как песчаный мост, можно было очистить песчаный мост, при этом требуется, что группа труб является гладкой для установки башмака вниз в процессе цементирования скважины. Башмак может создавать вращательную силу, делать дно шахты текучим с турбулентным движением вверх, улучшая качество цементирования (CN 205714024 U, 23.11.2016).Known rotating guide shoe with an eccentric form of water storage, including the housing, the base of the turbine and the cover of the guide shoe. The shoe ensures that it cannot block the circulation hole to enter the process pipe group under the sleeve, so that when it enters the well in a problematic condition such as a sand bridge, the sand bridge can be cleared, while requiring that the pipe group is smooth for installation of the shoe down in the process of cementing the well. The shoe can create a rotational force, make the bottom of the mine fluid with turbulent upward movement, improving the quality of cementing (CN 205714024 U, 11/23/2016).

Известно устройство для бурения ствола скважины, причем устройство содержит двигатель, снабженный статором и ротором, причем ротор соединен с режущей конструкцией, статор и ротор разнесены радиально наружу от оси вращения ротора, ротор выполнен с отверстием для доступа, которое проходит через двигатель до положения, примыкающего к режущей конструкции, и через которое при использовании можно вставить дополнительный предмет без препятствия со стороны статора и ротора. Примеры режущей конструкции включают буровое долото, расширительный башмак или инструмент (EP 2754850 A1, 16.07.2014).A device for drilling a wellbore is known, wherein the device comprises a motor equipped with a stator and a rotor, wherein the rotor is connected to the cutting structure, the stator and rotor are spaced radially outward from the axis of rotation of the rotor, the rotor is made with an access hole that passes through the motor to a position adjacent to the cutting structure, and through which, in use, an additional object can be inserted without being obstructed by the stator and rotor. Examples of cutting structure include a drill bit, expansion shoe or tool (EP 2754850 A1, 07/16/2014).

Известен скважинный инструмент, предназначенный для подготовки ствола скважины и подачи способного к схватыванию материала, такого как цементный раствор, в кольцевое пространство ствола скважины для крепления и поддержки обсадной колонны в стволе скважины, содержит трубчатый корпус, вал, установленный с возможностью вращения внутри корпуса, головную часть и приводное устройство. При использовании инструмента операции по очистке ствола скважины и цементированию могут выполняться путем направления бурового раствора через приводное устройство для приведения во вращение головной части с целью очистки или кондиционирования ствола скважины. Цементный раствор или тому подобное можно направить через обсадную колонну или через цементировочную колонну в ствол и через приводное устройство, при этом жидкость выбрасывается из головной части (US 2017204664, 20.07.2017)Known downhole tool designed to prepare the wellbore and supply capable of setting material, such as cement mortar, in the annulus of the wellbore for fastening and supporting the casing string in the wellbore, contains a tubular body, a shaft mounted for rotation inside the body, the head part and driving device. When using a tool, wellbore cleaning and cementing operations may be performed by directing the drilling fluid through a head rotation drive to clean or condition the wellbore. Cement slurry or the like can be directed through the casing string or through the cement string into the wellbore and through the drive device, while the fluid is ejected from the head (US 2017204664, 07/20/2017)

Известен расширяющий инструмент в виде башмака-расширителя, инструмент приспособлен для размещения в стволе скважины и имеет поворотно-уравновешенную носовую часть (US 2011100723 A1, 05.05.2011).Known expanding tool in the form of a shoe expander, the tool is adapted to be placed in the wellbore and has a rotary-balanced nose (US 2011100723 A1, 05.05.2011).

Известно скважинное трубчатое флотационное устройство, которое содержит корпус с расположенным на нем фиксирующими элементами. Корпус выполнен с возможностью перемещения внутри трубчатого сегмента ствола скважины. Запирающий элемент имеет такую форму, чтобы входить в зацепление с внутренней частью трубчатого сегмента ствола скважины. Запирающий элемент содержит запирающий механизм, выполненный с возможностью принудительного приведения запирающего элемента в контакт с внутренней частью ствола скважины. Разрывной диск входит в зацепление с корпусом и имеет форму, закрывающую трубчатый сегмент для потока жидкости. Разблокирующий механизм сконфигурирован так, чтобы изменять направление запирающего механизма, когда расцепляющий инструмент перемещается через корпус (US 2021363843 A1, 25.11.2021).Known downhole tubular flotation device, which contains a housing located on it with locking elements. The body is movable within the tubular segment of the wellbore. The locking element is shaped to engage with the interior of the wellbore tubular segment. The locking element comprises a locking mechanism configured to forcibly bring the locking element into contact with the inside of the wellbore. The rupture disc engages with the housing and is shaped to cover the tubular segment for fluid flow. The release mechanism is configured to change the direction of the locking mechanism when the release tool is moved through the housing (US 2021363843 A1, 11/25/2021).

Известно устройство для бурения ствола скважины, которое включает двигатель, имеющий статор и ротор. Ротор имеет выходной вал, соединенный с режущей конструкцией. Статор и ротор расположены радиально снаружи от оси вращения ротора таким образом чтобы, по меньшей мере, один из них имел проходное отверстие, проходящее через двигатель к соседней режущей конструкции. Через него беспрепятственно может пройти еще один объект. Дополнительный объект включает дополнительную резку. Отклоняющее устройство потока расположено в двигателе вблизи соединения между двигателем и трубой ствола скважины и имеет первое выпускное отверстие для текучей среды, сообщающееся по текучей среде с силовой секцией двигателя, и второе выпускное отверстие для текучей среды, сообщающееся по текучей среде с входным отверстием. Отклонитель потока соединен со статором таким образом, что осевая нагрузка, создаваемая давлением текучей среды, по существу передается статору (US 2013306376 A1, 21.11.2013).A device for drilling a wellbore is known, which includes a motor having a stator and a rotor. The rotor has an output shaft connected to the cutting structure. The stator and rotor are located radially outside the axis of rotation of the rotor so that at least one of them has a through hole passing through the motor to the adjacent cutting structure. Another object can easily pass through it. Additional object includes additional cutting. The flow diverter is located in the engine near the connection between the engine and the wellbore pipe and has a first fluid outlet in fluid communication with the engine power section and a second fluid outlet in fluid communication with the inlet. The flow diverter is connected to the stator in such a way that the axial load created by the fluid pressure is essentially transferred to the stator (US 2013306376 A1, 11/21/2013).

Известен инструмент для разбуривания, предназначенный для использования при расширении ствола скважины, включает в себя корпус, приспособленный для размещения в стволе скважины. Корпус определяет ротор устройства вращательного привода. В корпусе расположен вал, который определяет статор устройства привода вращения. Уплотнительный элемент расположен между валом и корпусом. Уплотнительный элемент образует опорную поверхность, обеспечивающую герметичное относительное вращение узла привода вращения. Инструмент включает в себя расширяющий элемент, в котором относительное вращение между корпусом и валом способствует расширению ствола расширяющим элементом (US 2011168447 A1, 14.07.2011).Known tool for drilling, intended for use when expanding the wellbore, includes a housing adapted to be placed in the wellbore. The housing defines the rotor of the rotary drive device. A shaft is located in the housing, which determines the stator of the rotation drive device. The sealing element is located between the shaft and the housing. The sealing element forms a bearing surface that provides a hermetic relative rotation of the rotary drive assembly. The tool includes an expanding element, in which the relative rotation between the housing and the shaft contributes to the expansion of the barrel by the expanding element (US 2011168447 A1, 07/14/2011).

Известен инструмент для расширения скважины, используемый при введении трубчатых компонентов в ствол скважины, и который включает в себя корпус двигателя, выполненный с возможностью соединения с одним концом колонны трубчатых компонентов. В корпусе расположен двигатель. Выходной вал вращательно соединен с двигателем и выполнен с возможностью соединения с режущей конструкцией, такой как башмак расширителя, на одном его конце. Блокировка избирательно задействуется для фиксации выходного вала на корпусе двигателя с возможностью вращения. Замок может быть выполнен в виде охватываемого конуса, расположенного внутри сопрягаемого охватывающего конуса (GB 2520752 A, 03.06.2015).Known tool for reaming the well, used in the introduction of tubular components in the wellbore, and which includes a motor housing, made with the possibility of connection with one end of the string of tubular components. The engine is located in the body. The output shaft is rotatably connected to the motor and is configured to be connected to a cutting structure, such as an expander shoe, at one end thereof. The interlock is selectively engaged to lock the output shaft onto the motor housing in a rotatable manner. The lock can be made in the form of a male cone located inside a mating female cone (GB 2520752 A, 06/03/2015).

Известен скважинный инструмент для очистки скважины, который содержит трубчатый корпус и чистящий элемент. Чистящий элемент имеет головную часть и стержневую часть, причем стержневая часть расположена внутри корпуса. Корпус образует статор, а часть вала определяет ротор, при этом корпус и часть вала вместе образуют вращательный привод для вращения головной части относительно корпуса. Инструмент приспособлен для размещения в трубчатом компоненте, таком как зацементированная обсадная колонна, и приспособлен для облегчения очистки обсадной колонны и/или подготовки ствола обсадной колонны. Чистящий элемент может также включать в себя несколько отверстий для вытеснения жидкости, чтобы способствовать очистке кожуха (GB 2461311 A, 30.12.2009).Known downhole tool for cleaning wells, which contains a tubular body and a cleaning element. The cleaning element has a head part and a rod part, the rod part being located inside the housing. The body forms the stator and the shaft part defines the rotor, while the body and the shaft part together form a rotary actuator for rotating the head part relative to the body. The tool is adapted to be placed in a tubular component, such as a cemented casing string, and adapted to facilitate cleaning of the casing string and/or preparation of the casing string. The cleaning element may also include a plurality of liquid displacement openings to facilitate cleaning of the housing (GB 2461311 A, 12/30/2009).

Известны решения для очистки и разбуривания скважин, опубликованные в сети интернет компанией Deep Casing Tools LTD (GB), в частности высокоскоростная система TurboCeser для работы с обсадными трубами, посредством которой повышается эффективность высадки обсадных труб с возможностью использования расширителей скважин. Система применима для использования в сложных условиях проходки скважин. При этом система содержит установленный в корпусе турбинный привод, ротор которой связан с долотом, имеющим на наружной поверхности режущие элементы, причем долото выполнено коническим, полым и его полость сообщена с наружным пространством через отверстия в стенке долота, которые расположены на конической части долота по периметру ближе к наконечнику долота (https://www.deepcasingtools.com/assets/CaseStudies/23699938bc/DCT-Case-Study_Middle-East-1-v5.pdf. 23.07.2019).Solutions for cleaning and drilling wells are known, published on the Internet by Deep Casing Tools LTD (GB), in particular the high-speed TurboCeser system for working with casing, which increases the efficiency of casing upsetting with the possibility of using well expanders. The system is applicable for use in difficult drilling conditions. At the same time, the system comprises a turbine drive installed in the housing, the rotor of which is connected to a bit having cutting elements on the outer surface, and the bit is made conical, hollow and its cavity communicates with the outside space through holes in the bit wall, which are located on the conical part of the bit along the perimeter closer to the bit tip (https://www.deepcasingtools.com/assets/CaseStudies/23699938bc/DCT-Case-Study_Middle-East-1-v5.pdf. 07/23/2019).

Известны также другие разработанные компанией Deep Casing Tools, решения, раскрытые в патентах. В частности известно устройство для бурения ствола скважины, включающее двигатель со статором и ротором, ротор имеет выходной вал, соединенный с режущей конструкцией. Статор и ротор расположены радиально снаружи от оси ротора, ротор или статор имеет отверстие для доступа, которое проходит через двигатель до положения, примыкающего к режущей конструкции, и через которое может пройти дополнительный предмет без препятствия со стороны статора и ротора. Дополнительный объект включает в себя дополнительную режущую структуру. Рабочие части двигателя расположены радиально снаружи от выходного вала и дополнительной режущей конструкции, чтобы не препятствовать прохождению дополнительной режущей конструкции по направлению к режущей конструкции, так что рабочие части двигателя не требуют сверления или удаления, чтобы обеспечить доступ дополнительной режущей конструкции к режущая структура (US 8074742, 13.12.2011 по заявке US 2011180326 от 28.07.2011).There are also other solutions developed by Deep Casing Tools, disclosed in patents. In particular, a device for drilling a wellbore is known, including a motor with a stator and a rotor, the rotor having an output shaft connected to a cutting structure. The stator and rotor are located radially outward from the rotor axis, the rotor or stator has an access hole that passes through the motor to a position adjacent to the cutting structure and through which an additional object can pass without obstruction from the stator and rotor. The additional object includes an additional cutting structure. The engine working parts are positioned radially outboard of the output shaft and the additional cutting structure so as not to obstruct the passage of the additional cutting structure towards the cutting structure, so that the working parts of the engine do not require drilling or removal in order to allow the additional cutting structure access to the cutting structure (US 8074742 , 12/13/2011 according to the application US 2011180326 dated 07/28/2011).

Известен инструмент для разбуривания, предназначенный для использования при расширении ствола скважины, включающий в себя корпус, приспособленный для размещения в стволе скважины. Корпус определяет ротор устройства вращательного привода. В корпусе расположен вал, приспособленный для размещения. Вал определяет статор устройства привода вращения. Уплотнительный элемент расположен между валом и корпусом. Уплотнительный элемент образует опорную поверхность, обеспечивающую герметичное относительное вращение узла привода вращения. Инструмент включает в себя расширяющий элемент, в котором относительное вращение между корпусом и валом способствует расширению ствола расширяющим элементом (US 2011168447 А1, 14.07.2011).Known tool for drilling, intended for use in the expansion of the wellbore, including a housing adapted to be placed in the wellbore. The housing defines the rotor of the rotary drive device. In the housing there is a shaft adapted for placement. The shaft defines the stator of the rotation drive device. The sealing element is located between the shaft and the housing. The sealing element forms a bearing surface that provides a hermetic relative rotation of the rotary drive assembly. The tool includes an expanding element, in which the relative rotation between the housing and the shaft contributes to the expansion of the barrel with an expanding element (US 2011168447 A1, 07/14/2011).

Известен расширитель для расширения скважины через почвенный пласт. Расширитель содержит: оправку, включающую конец для соединения с бурильной колонной и противоположный конец, и корпус, включающий внутренний канал, телескопически расположенный над оправкой и выполненный с возможностью перемещения в осевом направлении относительно оправки, но с возможностью поворота вместе с оправкой. На корпусе закреплено множество ветвей расширителя, плечи расширителя выполнены в виде блоков, включающих в себя части, поддерживающие резец, в которых установлены компактные резцы из поликристаллического алмаза. Рычаги расширителя могут перемещаться путем перемещения корпуса в осевом направлении по оправке между втянутым положением, проходящим в отверстие корпуса, и расширенным положением, в котором рычаги расширителя поворачиваются из внутреннего отверстия корпуса и поддерживаются сзади оправкой так, что части, поддерживающие резец, открыты для использования при расширении ствола скважины. Развертка может включать в себя один или несколько стопорных узлов для разъемной блокировки оправки и корпуса от относительного осевого перемещения. Расширитель может также в качестве альтернативы включать ограничительное сопло для облегчения его гидравлического действия (US 7370712 В2, 13.05.2008 по заявке US 2005205305 А1 от 22.05.2005).Known expander for expanding the well through the soil layer. The reamer contains: a mandrel including an end for connection with a drill string and an opposite end, and a housing including an internal channel telescopically located above the mandrel and configured to move in the axial direction relative to the mandrel, but with the possibility of rotation together with the mandrel. A plurality of expander branches are fixed on the body, the expander arms are made in the form of blocks, including parts that support the cutter, in which compact polycrystalline diamond cutters are installed. The reamer arms can be moved by moving the body axially on a mandrel between a retracted position extending into the body bore and an expanded position in which the reamer arms pivot out of the body bore and are supported at the rear by the mandrel so that the cutter supporting portions are exposed for use when wellbore expansion. The reamer may include one or more locking units for detachable locking of the mandrel and housing from relative axial movement. The dilator may also alternatively include a restrictive nozzle to facilitate its hydraulic action (US 7370712 B2, 05/13/2008 according to the application US 2005205305 A1 from 05/22/2005).

Из известных турбинных приводов наиболее близким к представленному в данном описании приводу является турбинный привод, раскрытый в патенте US 7849927 В2, 25.06.2009 - прототип.Of the known turbine drives, the closest to the drive presented in this description is the turbine drive disclosed in US patent 7849927 B2, 06/25/2009 - prototype.

В прототипе раскрыто устройство, в которое входят турбинный привод, режущая конструкция, приводной блок, соединенный с режущей конструкцией и приводящий её во вращение, при этом по меньшей мере один приводной узел и режущая конструкция содержит по меньшей мере одну из хрупкого, разбуриваемого, растворимого и разлагаемого материала часть, при этом устройство имеет концевой соединитель, соединенный с приводным узлом и приспособленный для соединения с трубчатой крепью ствола скважины.The prototype discloses a device that includes a turbine drive, a cutting structure, a drive unit connected to the cutting structure and causing it to rotate, while at least one drive unit and the cutting structure contains at least one of brittle, drillable, soluble and degradable material part, wherein the device has an end connector connected to the drive unit and adapted for connection with the tubular lining of the wellbore.

В прототипе раскрыты также:The prototype also disclosed:

- приводной узел, который содержит корпус и приводной вал, поддерживаемый с возможностью вращения внутри, при этом приводной узел дополнительно содержит турбину, прикрепленную к приводному валу, при этом турбинная установка содержит множество статорных лопаток, прикрепленных к корпусу, и множество роторных лопаток, прикрепленных к приводному валу, при этом режущая конструкция закреплена на приводном валу, при этом приводной узел дополнительно содержит двигатель, имеющий винтовой вал, при этом винтовой вал вращается внутри статора, при этом винтовой вал соединен с приводным валом через гибкое соединение, при этом устройство дополнительно содержит внешний стабилизирующий элемент, расположенный по окружности корпуса, при этом внешний стабилизирующий элемент и корпус имеют эффективный наружный диаметр, по существу равный или меньший наружного диаметра режущей конструкции;- a drive unit that contains a housing and a drive shaft supported for rotation inside, while the drive unit further comprises a turbine attached to the drive shaft, while the turbine installation contains a plurality of stator blades attached to the housing, and a plurality of rotor blades attached to the drive shaft, while the cutting structure is fixed on the drive shaft, while the drive unit additionally contains a motor having a screw shaft, while the screw shaft rotates inside the stator, while the screw shaft is connected to the drive shaft through a flexible connection, while the device additionally contains an external a stabilizing element located around the circumference of the body, while the outer stabilizing element and the body have an effective outer diameter substantially equal to or less than the outer diameter of the cutting structure;

- скважинный аппарат, в котором содержатся трубчатая колонна для футеровки скважины, режущая конструкция, приводной блок, соединенный с режущей конструкцией и предназначенный для приведения во вращение режущей конструкции, при этом по меньшей мере один приводной узел и режущая конструкция содержит хрупкую, легко высверливаемую, растворимую или разрушаемую часть а также концевой соединитель для соединения привода с концом колонны труб;- downhole apparatus, which contains a tubular column for well lining, a cutting structure, a drive unit connected to the cutting structure and designed to rotate the cutting structure, while at least one drive unit and the cutting structure contains a fragile, easily drilled, soluble or a destructible part as well as an end connector for connecting the drive to the end of the pipe string;

- устройство для спуска колонны труб для крепи ствола скважины в ствол, содержащее башмак расширителя, выполненный из основного материала и множество лопастей расширителя, сформированных на основном материале, устройство имеет лопастной центратор, установленный рядом с башмаком расширителя и избирательно вращающийся относительно башмака расширителя, и зажимное приспособление, образованное между лопастным центратором и башмаком расширителя, при этом часть из основного материала сужается, образуя эксцентричную носовую часть, при этом основной материал образует множество каналов для выходя жидкости, при этом механизм сцепления содержит набор зубьев на задней кромке башмака расширителя и набор углублений на передней кромке лопастного центратора, и при этом зубья и выемки избирательно взаимодействуют друг с другом, образуя механизм сцепления, при этом основной материал можно разбуривать и он также может быть пластичным;- a device for lowering a pipe string for lining the wellbore into the wellbore, containing an expander shoe made of the base material and a plurality of expander blades formed on the base material, the device has a paddle centralizer installed next to the expander shoe and selectively rotating relative to the expander shoe, and clamping a device formed between the vane centralizer and the reamer shoe, wherein a portion of the base material tapers to form an eccentric nose, the base material forming a plurality of channels for fluid to exit, the engagement mechanism comprising a set of teeth on the rear edge of the reamer shoe and a set of recesses on the leading edge of the paddle centralizer, wherein the teeth and recesses interact selectively with each other to form an engagement mechanism, wherein the base material can be drilled and can also be ductile;

- устройство для спуска колонны труб для крепления ствола скважины в ствол скважины, указанное устройство приспособлено для установки на переднем конце колонны труб крепления ствола скважины, указанное устройство содержит направляющую головку, выполненную из легко сверлимого материала, при этом направляющая головка имеет часть, на которой сформировано множество режущих лезвий, трубчатая втулка, соединенная с носовой частью направляющей, также устройство имеет стабилизатор, закрепленный на трубчатой втулке;- a device for lowering a pipe string for fixing the wellbore into the wellbore, said device is adapted for installation at the front end of the pipe string for fastening the wellbore, said device contains a guide head made of an easily drillable material, while the guide head has a part on which is formed a plurality of cutting blades, a tubular sleeve connected to the nose of the guide, and the device also has a stabilizer attached to the tubular sleeve;

- способ спуска колонны труб для крепи ствола скважины в ствол скважины, включающий прикрепление устройства к передней кромке колонны труб для крепления ствола скважины, устройство, содержащее режущий элемент и приводной блок, соединенный с режущим блоком и приводящий во вращение режущий блок, при этом по меньшей мере один приводной блок и режущий блок содержит хрупкую, легко высверливаемую, податливую, растворимую или разлагаемую часть. Способ включает спуск колонны труб для крепления ствола скважины с присоединенным устройством в ствол скважины, при этом способ дополнительно включает циркуляцию бурового раствора через колонну труб для крепления ствола скважины при спуске колонны труб для крепления ствола скважины в ствол скважины, способ включает цементирование колонны труб для крепления ствола скважины, при этом способ дополнительно включает высверливание устройства.- a method for lowering a wellbore lining pipe string into the wellbore, comprising attaching a device to the leading edge of the wellbore lining pipe string, a device containing a cutting element and a drive unit connected to the cutting block and driving the cutting block, wherein at least at least one driving unit and cutting unit contains a fragile, easily drillable, pliable, soluble or degradable part. The method includes running a wellbore casing string with an attached device into the wellbore, the method further comprising circulating drilling fluid through the wellbore casing string while running the wellbore casing string into the wellbore, the method includes cementing the casing string wellbore, the method further comprising drilling the device.

Принятый в качестве прототипа турбинный привод, раскрытый в патенте US 7849927 В2, имеет функционально взаимодействующие между собой средства для бурения, циркуляции жидкости и цементирования скважины.Adopted as a prototype, the turbine drive disclosed in US Pat. No. 7,849,927 B2 has functionally interacting means for drilling, fluid circulation, and well cementing.

Изложенные выше признаки, раскрытые в прототипе, имеют общие признаки с представленным в данном описании признаками изобретения, которые характеризуют турбинный привод башмака-долота для разбуривания осложненного участка скважины, при этом существенными общими признаками являются такие из них, которые характеризуют турбинный привод, содержащий трубчатый неподвижный корпус с расположенными на нем центрирующими элементами, расположенный внутри корпуса приводной узел с валом, турбину, которая соединена с приводным узлом и башмаком-долотом, имеющем множество каналов, средства для подачи цементного раствора в зону цементирования скважины, причем части приводного узла и башмак-долото выполнены из легкоразбуриваемого материала.The above features, disclosed in the prototype, have common features with the features of the invention presented in this description, which characterize the turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well, while the essential common features are those that characterize the turbine drive, containing a tubular stationary a housing with centering elements located on it, a drive unit with a shaft located inside the housing, a turbine that is connected to the drive unit and a bit shoe having a plurality of channels, means for supplying cement slurry to the well cementing zone, moreover, parts of the drive unit and the bit shoe made of easily drillable material.

Раскрытый в патенте прототип имеет множество усложняющих конструкцию элементов. В тяжелых условиях работы привода это связано с отрицательными воздействиями на привод, снижающими его надежность, что в результате отрицательно влияет на трудоемкость строительства скважины.The prototype disclosed in the patent has many design complicating elements. In severe operating conditions of the drive, this is due to negative effects on the drive, reducing its reliability, which, as a result, negatively affects the complexity of well construction.

Техническим результатом представленного в данном описании изобретения является повышение надежности турбинного привода и снижение трудоемкости процесса строительства скважины.The technical result of the invention presented in this description is to increase the reliability of the turbine drive and reduce the complexity of the well construction process.

Технический результат получен турбинным приводом башмака-долота для разбуривания осложненного участка скважины, который содержит трубчатый неподвижный корпус с расположенными на нем центрирующими элементами, расположенный внутри корпуса приводной узел с валом, турбину, которая соединена с приводным узлом и башмаком-долотом, имеющим множество каналов для выхода жидкости, средства для подачи цементного раствора в зону цементирования скважины, при этом части приводного узла и башмак-долото выполнены из легкоразбуриваемого материала, причем вал выполнен из трубчатых верхней части и трубчатой нижней части, части вала соединены полой изнутри муфтой с радиальными в ней отверстиями, турбина расположена на верхней части вала между стенкой этой части вала и трубчатым корпусом, верхняя часть вала оснащена гайкой с разрывной мембраной, расположенной над торцом верхней части вала, на наружной поверхности верхней части вала выполнены продольные пазы, на внутренней поверхности ротора турбины имеются выступы, расположенные в пазах верхней части вала, внутри нижней трубчатой части вала выполнена резьба для завинчивания в неё башмака-долота, причем такие части приводного узла, как трубчатая верхняя часть вала, гайка и турбина изготовлены из легкоразбуриваемого материла, а средства для подачи цементного раствора в зону цементирования скважины включают расположенные сверху вниз закрытые разрывными пробками радиальные отверстия в переводнике, или закрытые сверху разрывной мембраной отверстие гайки и полость трубчатой верхней части вала, а также радиальные отверстия в муфте соединения частей вала.Technical result obtained a turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well, which contains a tubular fixed housing with centering elements located on it, a drive unit with a shaft located inside the housing, a turbine that is connected to the drive unit and a shoe-bit having a plurality of channels for fluid outlet, means for supplying cement slurry to the well cementing zone, while the parts of the drive unit and the shoe-bit are made of an easily drillable material, the shaft is made of a tubular upper part and a tubular lower part, the parts of the shaft are connected by a sleeve hollow from the inside with radial holes in it, the turbine is located on the upper part of the shaft between the wall of this part of the shaft and the tubular housing, the upper part of the shaft is equipped with a nut with a bursting disc located above the end of the upper part of the shaft, longitudinal grooves are made on the outer surface of the upper part of the shaft, on the inner surface of the turbine rotor there are protrusions located in the grooves the upper part of the shaft, inside the lower tubular part of the shaft, a thread is made for screwing a shoe-bit into it, and such parts of the drive unit as the tubular upper part of the shaft, the nut and the turbine are made of an easily drillable material, and the means for supplying cement slurry to the well cementing zone include radial holes in the sub, located from top to bottom, closed with bursting plugs, or the hole of the nut and the cavity of the tubular upper part of the shaft, closed from above with a bursting disc, as well as radial holes in the coupling of connecting the parts of the shaft.

Трубчатая верхняя часть вала установлена в радиальной опоре и эта опора и турбина стянуты гайкой в осевом направлении верхней части вала, на нижней части вала установлен многорядный упорно-радиальный подшипник и радиальные опоры, которые муфтой сверху стянуты в осевом направлении нижней части вала, при этом снизу упорно-радиальный подшипник и радиальные опоры стянуты наружной втулкой радиальной опоры, которая установлена в трубчатом корпусе.The tubular upper part of the shaft is installed in a radial bearing and this bearing and the turbine are tightened with a nut in the axial direction of the upper part of the shaft, on the lower part of the shaft a multi-row thrust-radial bearing and radial bearings are installed, which are tightened by a coupling from above in the axial direction of the lower part of the shaft, while from below thrust-radial bearing and radial bearings are pulled together by an outer sleeve of the radial bearing, which is installed in a tubular housing.

В качестве легкоразбуриваемого материала использованы алюминиевые сплавы твёрдостью менее 115 HB.Aluminum alloys with hardness less than 115 HB are used as easily drillable material.

На фиг. 1 показан турбинный привод в продольном разрезе.In FIG. 1 shows a turbine drive in longitudinal section.

На фиг. 2 представлена компоновка привода, используемая при спуске обсадной колонны в скважину вместе с турбинным приводом и башмаком-долотом для разбуривания осложнённого участка скважины.In FIG. 2 shows the drive layout used when running the casing string into the well together with the turbine drive and the bit shoe to drill out the complicated section of the well.

На фиг. 3 разрез А-А на фиг. 1.In FIG. 3 section A-A in Fig. one.

На фиг. 4 - место Б на фиг. 1.In FIG. 4 - place B in Fig. one.

С нижней обсадной трубой 1 скважины (фиг. 2) соединен конец 2 трубчатого неподвижного корпуса 10 турбинного привода, в котором расположен раскрытый ниже приводной узел турбинного привода с валом, соединенным с башмаком-долотом 3. На неподвижном корпусе 10 имеются центрирующие элементы 4, которые расположены в затрубном пространстве 5 между стенкой скважины 6 и неподвижным корпусом 10. На фиг. 2 схематично показан осложнённый участок 7 скважины 6. В башмаке-долоте 3 выполнено множество каналов 8 для выхода цементной смеси при цементировании скважины, а также для выхода бурового раствора.The end 2 of the tubular fixed housing 10 of the turbine drive is connected to the lower casing 1 of the well (Fig. 2), in which the drive unit of the turbine drive is located below, with a shaft connected to the shoe-bit 3. On the fixed housing 10 there are centering elements 4, which located in the annulus 5 between the borehole wall 6 and the fixed body 10. In FIG. 2 schematically shows a complicated section 7 of a well 6. In the shoe-bit 3, a plurality of channels 8 are made for the exit of the cement mixture during well cementing, as well as for the exit of the drilling fluid.

Турбинный привод имеет рабочую камеру 9 многоступенчатой осевой турбины 14, которая расположена в трубчатом корпусе 10 (фиг. 1, 3, 4). Ротор турбины соединен с башмаком-долотом 3 через приводной узел. Узел включает расположенный внутри корпуса 10 составной трубчатый вал, состоящий из трубчатых верхней части 11 и нижней части 12 данные части вала соединены между собой полой муфтой 13 в муфте выполнены радиальные отверстия отверстиями 24 (фиг. 1).The turbine drive has a working chamber 9 of a multi-stage axial turbine 14, which is located in a tubular housing 10 (Fig. 1, 3, 4). The turbine rotor is connected to the shoe-bit 3 through the drive unit. The assembly includes a composite tubular shaft located inside the housing 10, consisting of a tubular upper part 11 and a lower part 12, these parts of the shaft are interconnected by a hollow coupling 13 in the coupling, radial holes are made with holes 24 (Fig. 1).

Многоступенчатая осевая турбина 14 и её радиальная опора 15 расположены между стенкой верхней части 11 вала и корпусом 10. Верхняя часть 11 вала оснащена навинченной на её конец гайкой 16 с разрывной мембраной 26 на торце гайки, при этом мембрана расположена над торцом верхней части 11 вала и закрывает собой сверху трубчатую полость верхней части 11 вала. Многоступенчатая осевая турбина 14 и радиальные опоры 15 стянуты (сжаты, затянуты) в осевом направлении вала гайкой 16.The multi-stage axial turbine 14 and its radial support 15 are located between the wall of the upper part 11 of the shaft and the housing 10. The upper part 11 of the shaft is equipped with a nut 16 screwed onto its end with a bursting membrane 26 at the end of the nut, while the membrane is located above the end of the upper part 11 of the shaft and closes the top of the tubular cavity of the upper part 11 of the shaft. Multistage axial turbine 14 and radial bearings 15 are tightened (compressed, tightened) in the axial direction of the shaft with a nut 16.

Верхняя часть 11 вала расположена в полости нижней части 12 вала, при этом нижняя часть 12 вала установлена в многорядном упорно-радиальном подшипнике 17 и в радиальных опорах 18 и 19. Верхний конец нижней части 12 вала резьбой соединен с нижним концом верхней части 11 вала.The upper part 11 of the shaft is located in the cavity of the lower part 12 of the shaft, while the lower part 12 of the shaft is installed in a multi-row thrust-radial bearing 17 and in the radial bearings 18 and 19. The upper end of the lower part 12 of the shaft is threaded to the lower end of the upper part 11 of the shaft.

Трубчатый корпус 10 выполнен с внутренней резьбой на конце, которая соединена с наружной резьбой трубчатого переводника 20. Переводник в одном варианте его исполнения выполнен без радиальных отверстий. Переводник в другом варианте его исполнения имеет закрытые разрывной заглушкой 28 радиальные отверстия для направления цементного раствора в затрубное пространство 5, минуя приводной узел, когда заглушки разорваны. На верхнем конце переводника 20 имеется внутренняя резьба 21 для соединения с обсадной трубой 1. На конце нижней части 12 вала внутри этой части вала выполнена внутренняя резьба 22 для завинчивания в неё башмака-долота 3.The tubular body 10 is made with an internal thread at the end, which is connected to the external thread of the tubular sub 20. The sub, in one embodiment, is made without radial holes. The sub in another version of its execution has radial holes closed with a burst plug 28 for directing the cement slurry into the annulus 5, bypassing the drive unit when the plugs are broken. At the upper end of the sub 20 there is an internal thread 21 for connection with the casing 1. At the end of the lower part 12 of the shaft, an internal thread 22 is made inside this part of the shaft for screwing the shoe-bit 3 into it.

Средства для подачи цементного раствора в зону цементирования включают расположенные сверх вниз закрытые разрывными пробками 28 радиальные отверстия в переводнике 20 или закрытую сверху мембраной 26 полость 27 верхней части 11 вала, полость муфты 13 и радиальные отверстия 24 муфты 13 для подачи цементного раствора во внутреннюю полость 25 нижней части 12 вала.The means for supplying cement slurry to the cementing zone include radial holes in the sub 20 located from top to bottom closed with burst plugs 28 or a cavity 27 of the upper part 11 of the shaft closed from above by a membrane 26, the cavity of the coupling 13 and the radial holes 24 of the coupling 13 for supplying cement slurry into the internal cavity 25 the bottom of the 12 shaft.

Пробки 28 или мембрана 26 используются в разных вариантах турбинного привода, однако в отдельных случаях они могут быть использованы в одной конструкции турбинного привода. При превышении давления прокачки цементного раствора через приводной узел турбины заглушки 28 или мембрана 26 разрушаются.Plugs 28 or membrane 26 are used in different versions of the turbine drive, however, in some cases, they can be used in the same design of the turbine drive. When the pumping pressure of the cement slurry through the turbine drive unit is exceeded, the plugs 28 or the membrane 26 are destroyed.

На наружной поверхности верхней части 11 вала (фиг. 3) выполнены продольные пазы 30, на внутренней поверхности многоступенчатой турбины 14 имеются выступы 29, расположенные в пазах 30 верхней части 11 вала.Longitudinal grooves 30 are made on the outer surface of the upper part 11 of the shaft (Fig. 3), on the inner surface of the multistage turbine 14 there are protrusions 29 located in the grooves 30 of the upper part 11 of the shaft.

Муфтой 13 (фиг. 1) сверху стянуты подшипник 17 и радиальные опоры 18, 19 в осевом направлении нижней части 12 вала, а снизу они стянуты наружной втулкой 31 радиальной опоры 19, которая установлена в корпусе 10. Расположенные в корпусе 10 элементы привода сверху стянуты в корпусе 10 в осевом направлении корпуса переводником 20, имеющем резьбу 21 для его соединения с обсадной трубой 1. На нижней части 12 вала выполнена резьба 22 для завинчивания в неё башмака-долота 3.Clutch 13 (Fig. 1) from above tightened the bearing 17 and the radial bearings 18, 19 in the axial direction of the lower part 12 of the shaft, and from below they are pulled together by the outer sleeve 31 of the radial bearing 19, which is installed in the housing 10. The drive elements located in the housing 10 are tightened from above in the body 10 in the axial direction of the body with a sub 20 having a thread 21 for its connection with the casing pipe 1. On the lower part 12 of the shaft, a thread 22 is made for screwing the shoe-bit 3 into it.

Части приводного узла турбинного привода, такие трубчатая верхняя часть 11 вала, гайка 16, осевая многоступенчатая турбина 14 изготовлены из легкоразбуриваемого материла, твердость которого меньше твердости нижней части 12 вала, которая выполнена из стали. В качестве легкоразбуриваемого материла использован алюминиевый сплав твёрдостью менее 115 HB. Может быть использована пластмасса. Остальные части привода изготовлены из конструкционной стали.Parts of the drive unit of the turbine drive, such as the tubular upper part 11 of the shaft, the nut 16, the axial multi-stage turbine 14 are made of easily drillable material, the hardness of which is less than the hardness of the lower part of the shaft 12, which is made of steel. An aluminum alloy with a hardness of less than 115 HB is used as an easily drillable material. Plastic may be used. The remaining parts of the drive are made of structural steel.

На части 11 вала расположен с возможностью вращения ротор 32 турбины 14 (фиг. 4), а с корпусом 10 неподвижно соединен статор 33 турбины.On the part 11 of the shaft is located with the possibility of rotation of the rotor 32 of the turbine 14 (Fig. 4), and the housing 10 is fixedly connected to the stator 33 of the turbine.

Работает привод следующим образом. При спуске колонны обсадных труб до осложнённого участка 7 скважины 6 (фиг. 2) включается подача бурового раствора в турбинный привод 14. Раствор направляется в рабочие полости 9 многоступенчатой турбины 14, в которых энергия бурового раствора преобразуется в механическую энергию вращения частей 11 и 12 вала и башмак-долото 3 прорабатывает осложнённый участок 7 скважины и позволяет опустить колонну обсадных труб до конечного забоя.The drive works as follows. When the casing string is lowered to the complicated section 7 of the well 6 (Fig. 2), the supply of drilling fluid to the turbine drive 14 is switched on. and the shoe-bit 3 works through the complicated section 7 of the well and allows you to lower the casing string to the final bottomhole.

После завершения спуска обсадной колонны производятся работы по цементированию скважины, в процессе которого цементный раствор проходит через внутренние полости привода с выходом из отверстий 8 башмака-долота и заполняет затрубное пространство 5 между обсадной колонной труб и стенкой скважины 6.After the completion of the casing string running, the well cementing works are carried out, during which the cement slurry passes through the internal cavities of the drive with the exit from the holes 8 of the bit shoe and fills the annular space 5 between the casing string and the wall of the well 6.

В процессе работы привода, при спуске обсадной колонны, буровой раствор подаётся через внутреннюю полость 23 переводника 20 (фиг. 1) попадает в осевую многоступенчатую турбину 14 и приводит во вращение часть 11 вала. Вращение с части 11 вала через муфту 13 передаётся на вал 12 и далее передаётся на башмак-долото, который подбуривает и прорабатывает осложнённую часть 7 скважины.During operation of the drive, when lowering the casing string, the drilling fluid is fed through the inner cavity 23 of the sub 20 (Fig. 1) enters the axial multistage turbine 14 and drives part 11 of the shaft. Rotation from part 11 of the shaft through the coupling 13 is transmitted to the shaft 12 and then transferred to the shoe-bit, which drills and works through the complicated part 7 of the well.

После завершения спуска обсадной колонны цементный раствор подаётся через внутреннюю полость переводника 20 попадает в многоступенчатую турбину 14, затем через радиальные отверстия 24 муфты 13 раствор попадает во внутреннюю полость 25 вала 12 и далее через отверстия 8 башмака-долота 3 раствор попадает в затрубное пространство 5 (фиг. 2).After completion of the descent of the casing, the cement slurry is fed through the inner cavity of the sub 20 into the multistage turbine 14, then through the radial holes 24 of the coupling 13 the slurry enters the inner cavity 25 of the shaft 12 and then through the holes 8 of the shoe-bit 3 the slurry enters the annulus 5 ( Fig. 2).

Если давление прокачки цементного раствора через осевую турбину превысит предельно допустимую величину, то мембрана 26 разорвётся и цементный раствор пойдёт во внутреннюю полость 27 вала 11, минуя осевую турбину. Взамен разрывной мембраны 26 в переводнике 20 могут быть использованы разрывные заглушки 28 (фиг. 1) которые при превышении давления прокачки цементного раствора через турбину откроют боковые проходы в переводнике 20 и цементный раствор пойдёт в затрубное пространство, минуя привод. После процесса цементирования турбинный привод с башмаком-долотом остаются зацементированными в скважине.If the pressure of pumping the cement slurry through the axial turbine exceeds the maximum allowable value, then the membrane 26 will burst and the cement slurry will go into the internal cavity 27 of the shaft 11, bypassing the axial turbine. Instead of a bursting disc 26 in sub 20, burst plugs 28 (Fig. 1) can be used, which, when the pressure of pumping cement slurry through the turbine, will open side passages in sub 20 and the cement slurry will go into the annulus, bypassing the drive. After the cementing process, the turbine drive with the bit shoe remains cemented in the well.

После цементирования скважины, указанные части привода из легкоразбуриваемых материалов разбуривают следующим долотом меньшего диаметра при бурении следующего интервала скважины. Бурение скважины следующим долотом позволяет ему свободно проходить через внутренний диаметр стальной части 12 вала и стальной муфты 13. При бурении следующей секции скважины долотом меньшего диаметра, оно свободно проходит через внутреннюю полость 23 переводника 20, полость муфты 13 и полость части 12 вала. Долото меньшего диаметра, разбуривает цементный раствор и расположенные в нем в зацеметированном положении гайку 16, часть 11 вала, многоступенчатую осевую турбину 14 и башмак-долото 3. Далее долото производит бурение следующей секции скважины.After the well is cemented, said drive parts made of easily drillable materials are drilled out with the next smaller diameter bit while drilling the next interval of the well. Drilling a well with the next bit allows it to freely pass through the inner diameter of the steel part 12 of the shaft and the steel sleeve 13. When drilling the next section of the well with a bit of a smaller diameter, it freely passes through the internal cavity 23 of the sub 20, the cavity of the coupling 13 and the cavity of the part 12 of the shaft. A bit of a smaller diameter drills the cement slurry and the nut 16 located in it in a cemented position, the shaft part 11, the multistage axial turbine 14 and the shoe-bit 3. Next, the bit drills the next section of the well.

Таким образом, если при спуске обсадных труб встречаются осложнения процесса спуска вследствие неровных стенок скважины, сужения диаметра скважины, осыпания стенок скважины и колонна обсадных труб не доходит до конечного забоя, то в этом случае перед спуском в скважину колонны обсадных труб на нижнюю трубу колонны приворачивают конусную направляющую - вращающийся башмак, имеющий режуще-истирающее элементы и привод его вращения, которые описаны в данном изобретении. Устранение осложнений в скважине существенно сокращает время и трудоемкость строительства нефтяных и газовых скважин включающего такие трудоемкие процессы, как бурение верхней секции скважины, спуск в пробуренную секцию скважины колонны обсадных труб, цементирование затрубного пространства между стенкой скважины и спущенной обсадной колонны цементным раствором, продолжение бурения следующей секции скважины меньшего диаметра, спуск в пробуренную скважину следующей колонны обсадных труб меньшего диаметра и цементирование затрубного пространства между стенкой скважины и спущенной обсадной колонной цементным раствором. Thus, if when lowering the casing there are complications in the running process due to uneven well walls, narrowing of the well diameter, shedding of the well walls and the casing string does not reach the final bottomhole, then in this case, before lowering the casing string into the well, the string is screwed onto the lower pipe conical guide - a rotating shoe having a cutting-abrasive element and a drive for its rotation, which are described in this invention. Elimination of complications in the well significantly reduces the time and labor intensity of the construction of oil and gas wells, which includes such labor-intensive processes as drilling the upper section of the well, running a casing string into the drilled section of the well, cementing the annular space between the well wall and the lowered casing string with cement mortar, continuing to drill the next sections of the well of smaller diameter, running the next string of casing pipes of smaller diameter into the drilled well, and cementing the annulus between the wall of the well and the lowered casing string with cement slurry.

Использование изобретения в строительстве скважин обеспечивает вращение прорабатывающего башмака-долота, подбуривание и проработку осложнённого участка скважины с высокой частотой вращения и низким крутящим моментом. При этом исключаются недопустимый с точки зрения аварийности реактивный крутящий момент, передаваемый на колонну обсадных труб, скачки давления в нагнетательной линии буровых насосов и вибрация. За счёт высокой частоты вращения башмака-долота эффективно передаётся мощность на башмак-долото без больших осевых нагрузок, что снижает вероятность возникновения аварий и, как следствие, путем снижения простоев снижает трудоемкость процесса строительства скважины.The use of the invention in well construction ensures the rotation of the working shoe-bit, drilling and working through the complicated section of the well with a high rotational speed and low torque. This excludes reactive torque, which is unacceptable from the point of view of accidents, transmitted to the casing string, pressure surges in the discharge line of mud pumps and vibration. Due to the high speed of the shoe-bit, power is efficiently transferred to the shoe-bit without large axial loads, which reduces the likelihood of accidents and, as a result, reduces the laboriousness of the well construction process by reducing downtime.

Claims (3)

1. Турбинный привод башмака-долота для разбуривания осложненного участка скважины, содержащий трубчатый неподвижный корпус с расположенными на нем центрирующими элементами, расположенный внутри корпуса приводной узел с валом, турбину, которая соединена с приводным узлом и башмаком-долотом, имеющим множество каналов, средства для подачи цементного раствора в зону цементирования скважины, причем части приводного узла и башмак-долото выполнены из легкоразбуриваемого материала, отличающийся тем, что вал выполнен из трубчатой верхней части и трубчатой нижней части, части вала соединены полой изнутри муфтой с радиальными в ней отверстиями, турбина расположена на верхней части вала между стенкой этой части вала и трубчатым корпусом, верхняя часть вала оснащена гайкой с разрывной мембраной, расположенной над торцом верхней части вала, на наружной поверхности верхней части вала выполнены продольные пазы, на внутренней поверхности ротора турбины имеются выступы, расположенные в пазах верхней части вала, внутри нижней трубчатой части вала выполнена резьба для завинчивания в неё башмака-долота, причем такие части приводного узла, как трубчатая верхняя часть вала, гайка и турбина, изготовлены из легкоразбуриваемого материла, а средствами для подачи цементного раствора в зону цементирования скважины являются закрытое сверху разрывной мембраной отверстие гайки, полость трубчатой верхней части вала и радиальные отверстия в муфте соединения частей вала.1. Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well, containing a tubular fixed body with centering elements located on it, a drive unit with a shaft located inside the housing, a turbine, which is connected to the drive unit and a shoe-chisel, having a plurality of channels, means for supplying cement slurry to the well cementing zone, and parts of the drive unit and the bit shoe are made of easily drillable material, characterized in that the shaft is made of a tubular upper part and a tubular lower part, the shaft parts are connected by a sleeve hollow from the inside with radial holes in it, the turbine is located on the upper part of the shaft between the wall of this part of the shaft and the tubular housing, the upper part of the shaft is equipped with a nut with with a bursting disc located above the end of the upper part of the shaft, longitudinal grooves are made on the outer surface of the upper part of the shaft, on the inner surface of the turbine rotor there are protrusions located in the grooves of the upper part of the shaft, a thread is made inside the lower tubular part of the shaft for screwing a shoe-bit into it, moreover, such parts of the drive unit as tubular shaft top, nut and turbine are made of easy to drill material, and the means for supplying cement slurry to the well cementing zone are the nut hole closed from above by a bursting disc, the cavity of the tubular upper part of the shaft and the radial holes in the sleeve connecting the shaft parts. 2. Турбинный привод по п.1, отличающийся тем, что трубчатая верхняя часть вала установлена в радиальной опоре и эта опора и турбина стянуты гайкой в осевом направлении верхней части вала, на нижней части вала установлены многорядный упорно-радиальный подшипник и радиальные опоры, которые муфтой сверху стянуты в осевом направлении нижней части вала, при этом снизу упорно-радиальный подшипник и радиальные опоры стянуты наружной втулкой радиальной опоры, которая установлена в трубчатом корпусе.2. The turbine drive according to claim 1, characterized in that the tubular upper part of the shaft is installed in a radial bearing and this bearing and the turbine are tightened with a nut in the axial direction of the upper part of the shaft, a multi-row thrust-radial bearing and radial bearings are installed on the lower part of the shaft, which are tightened by a coupling from above in the axial direction of the lower part of the shaft, while from below the thrust-radial bearing and radial bearings are tightened by an outer sleeve of the radial bearing, which is installed in a tubular housing. 3. Турбинный привод по п.1, отличающийся тем, что в качестве легкоразбуриваемого материала использован алюминиевый сплав с твёрдостью менее 115 HB.3. Turbine drive according to claim 1, characterized in that an aluminum alloy with a hardness of less than 115 HB is used as an easily drillable material.
RU2022111720A 2022-04-28 Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well RU2781653C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2781653C1 true RU2781653C1 (en) 2022-10-17

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2021463C1 (en) * 1991-06-28 1994-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Device for well drilling
US7849927B2 (en) * 2006-07-29 2010-12-14 Deep Casing Tools Ltd. Running bore-lining tubulars
US20130306376A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Tomasz J. Walerianczyk Pressure balanced fluid operated reaming tool for use in placing wellbore tubulars
CN205714024U (en) * 2016-05-05 2016-11-23 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 A kind of centering type waterpower driven rotary guide shoe
US20170204664A1 (en) * 2014-08-01 2017-07-20 Deep Casing Tools, Ltd. Downhole tool, method and assembly
RU2711171C1 (en) * 2019-02-12 2020-01-15 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") Drillable shoe with power drive for casing string bottom equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2021463C1 (en) * 1991-06-28 1994-10-15 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Буровой Техники Device for well drilling
US7849927B2 (en) * 2006-07-29 2010-12-14 Deep Casing Tools Ltd. Running bore-lining tubulars
US20130306376A1 (en) * 2012-05-21 2013-11-21 Tomasz J. Walerianczyk Pressure balanced fluid operated reaming tool for use in placing wellbore tubulars
US20170204664A1 (en) * 2014-08-01 2017-07-20 Deep Casing Tools, Ltd. Downhole tool, method and assembly
CN205714024U (en) * 2016-05-05 2016-11-23 中国石油集团渤海钻探工程有限公司 A kind of centering type waterpower driven rotary guide shoe
RU2711171C1 (en) * 2019-02-12 2020-01-15 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") Drillable shoe with power drive for casing string bottom equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4773489A (en) Core drilling tool for boreholes in rock
US7703551B2 (en) Fluid driven drilling motor and system
CA2518283C (en) Pressure activated release member for an expandable drillbit
US9574406B2 (en) Wellbore completion system with reaming tool
BR0306089B1 (en) "EXPANDABLE DRILL FOR USE IN A WELL HOLE AND METHOD FORMING A WELL HOLE".
MX2012008430A (en) Wellbore obstruction-clearing tool and method of use.
US5307886A (en) Method for casing a hole drilled in a formation
AU2013250913B2 (en) Wellbore completion system with reaming tool
EP2754850B1 (en) An apparatus and method for cutting a wellbore
RU2781653C1 (en) Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well
WO2017134460A1 (en) A reaming system, device, and assembly
US2336336A (en) Rotary turbine bit
RU2711171C1 (en) Drillable shoe with power drive for casing string bottom equipment
AU2015295065A1 (en) Downhole tool, method and assembly
RU2779682C1 (en) Casing reamer bit
US9080384B2 (en) Pressure balanced fluid operated reaming tool for use in placing wellbore tubulars
CN113006696B (en) Drillable reamer for casing running operation
RU2808164C1 (en) Hydraulic working base plate (options)
RU2757839C1 (en) Working bottom
RU2774875C1 (en) Reamer for drilling and reaming on casing string
RU2179618C2 (en) Hole reamer
RU2751906C1 (en) Reamer for guided drilling and casing expansion
US20170030147A1 (en) Reaming system
RU61773U1 (en) DRILLING HYDROMECHANICAL DRILL
CN112443291A (en) Vortex generator