RU2808164C1 - Hydraulic working base plate (options) - Google Patents
Hydraulic working base plate (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808164C1 RU2808164C1 RU2023115919A RU2023115919A RU2808164C1 RU 2808164 C1 RU2808164 C1 RU 2808164C1 RU 2023115919 A RU2023115919 A RU 2023115919A RU 2023115919 A RU2023115919 A RU 2023115919A RU 2808164 C1 RU2808164 C1 RU 2808164C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- working
- spindle
- shaft
- nose
- stator
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 33
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims abstract description 19
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 8
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 17
- 239000011435 rock Substances 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 18
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 13
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства скважин и предназначено для оборудования низа обсадной колонны с целью направления ее по стволу скважины с возможностью проработки нестабильных участков ствола с зонами осыпаний и обвалов горных пород и дальнейшего разбуривания породоразрушающим инструментом после цементирования. The invention relates to the field of well construction and is intended for equipping the bottom of the casing in order to direct it along the wellbore with the possibility of working out unstable sections of the wellbore with areas of rock shedding and collapse and further drilling with a rock-cutting tool after cementing.
Известен башмак с силовым приводом, содержащий муфту, корпус, внутри которого расположены статор с ротором и подшипники и который соединен с муфтой, наконечник со сквозными отверстиями и клапан, установленный с возможностью обеспечения открытия канала перетока (патент РФ № 170535, Е21В 17/14, оп 27.04.2017 г.).A shoe with a power drive is known, containing a coupling, a housing inside which a stator with a rotor and bearings are located and which is connected to the coupling, a tip with through holes and a valve installed to ensure the opening of the flow channel (RF patent No. 170535, E21B 17/14, op 04/27/2017).
Известен башмак с силовым приводом, выполненный из легкоразбуриваемых материалов оснащенный системой автозаполнения внутренней полости колонны обсадных труб промывочной жидкостью, режущая структура снабжена PDC резцами и шпинделем, профиль сердечника которого выполнен с внутренним конусом, повторяющим профиль PDC долот, и по вылету не превышает высоту лопастей наконечника шпинделя; механизм для цементирования скважины расположен в верхней части устройства и содержит переводник с цементировочной разрывной предохранительной диафрагмой; механизм фиксации внутренних частей от проворота расположен в нижней части устройства (патент РФ № 2 711 171, Е21В 17/14, оп 15.01.2020 г.).A well-known power-driven shoe is made of easily drillable materials, equipped with a system for auto-filling the internal cavity of the casing string with flushing fluid, the cutting structure is equipped with PDC cutters and a spindle, the core profile of which is made with an internal cone that follows the profile of PDC bits, and the reach does not exceed the height of the tip blades spindle; the mechanism for cementing the well is located in the upper part of the device and contains a sub with a cementing burst safety diaphragm; the mechanism for securing the internal parts against rotation is located in the lower part of the device (RF patent No. 2 711 171, E21B 17/14, op 01/15/2020).
Недостатком данных технических решений является то, что они относятся к механизмам объемного (гидростатического) действия и имеют низкую частоту вращения (до 200 об/мин), чего недостаточно для полноценной проработки осложненных участков, особенно в скважинах с поглощениями, сложную конструкцию рабочей пары (по принципу винтового забойного двигателя) и неполнопроходную шпиндельную секцию, что значительно увеличивает время разбуривания башмака. The disadvantage of these technical solutions is that they relate to volumetric (hydrostatic) action mechanisms and have a low rotation speed (up to 200 rpm), which is not enough for the full development of complicated areas, especially in wells with lost circulation, a complex design of the working pair (according to principle of a screw downhole motor) and a partial bore spindle section, which significantly increases the drilling time of the shoe.
Известен принятый в качестве ближайшего аналога колонный башмак с гидравлическим приводом, содержащий корпус и соосно закрепленный на его нижнем торце с возможностью вращения хвостовик, корпус представляет собой цилиндрический стакан, в боковой стенке которого на сопряжении с внутренней поверхностью дна с равным шагом по окружности выполнены спиральные каналы, угол входа которых относительно вертикальной оси не превышает угла выхода, при этом выходные отверстия каналов ориентированы по касательной к боковой поверхности корпуса, хвостовик содержит внутреннюю кольцевую полость, сопряженную с поверхностью корпуса в месте расположения выходных отверстий спиральных каналов, в которой установлена вертикальная турбина ковшового типа (патент РФ № 2 746 181, Е21В 17/14, оп 08.04.2021 г.).A column shoe with a hydraulic drive, adopted as the closest analogue, is known, containing a housing and a shank coaxially fixed at its lower end with the possibility of rotation; the housing is a cylindrical glass, in the side wall of which, in conjunction with the inner surface of the bottom, spiral channels are made with equal spacing around the circumference , the entrance angle of which relative to the vertical axis does not exceed the exit angle, while the outlet openings of the channels are oriented tangentially to the side surface of the housing, the shank contains an internal annular cavity associated with the surface of the housing at the location of the outlet openings of the spiral channels, in which a vertical bucket-type turbine is installed (RF patent No. 2 746 181, E21B 17/14, op 04/08/2021).
Недостатки данного технического заключаются в следующем.The disadvantages of this technical are as follows.
Во-первых, приводом башмака является вертикальная турбина ковшового типа, у которой регулирование мощностных параметров башмака (крутящий момент, перепад давления и обороты) ограничены только геометрией самой турбины, нет возможности регулировать мощностные параметры за счёт установки пакета турбин.Firstly, the shoe drive is a vertical bucket-type turbine, in which the regulation of the power parameters of the shoe (torque, pressure drop and revolutions) is limited only by the geometry of the turbine itself; there is no possibility of adjusting the power parameters by installing a turbine package.
Во-вторых, спиральные каналы подвержены засорению вследствие попадания крупной фракции бурового шлама и/или инородных предметов и невозможности производить спуск с дальнейшей работой башмака.Secondly, the spiral channels are susceptible to clogging due to the ingress of large fractions of drill cuttings and/or foreign objects and the inability to lower with further operation of the shoe.
В-третьих, вращение на прорабатывающий нос передается через корпус башмака, что негативно влияет на эффективность и качество проработки ствола скважины. При спуске башмака в наклонных и горизонтальных участках обороты и момент теряются на преодоление сил трения корпуса о стенки скважины.Thirdly, rotation is transmitted to the working nose through the shoe body, which negatively affects the efficiency and quality of wellbore development. When lowering the shoe in inclined and horizontal sections, speed and torque are lost to overcome the friction forces of the housing against the walls of the well.
В-четвертых, нос башмака не оснащён режущими PDC резцами, а лопасти не армированы твердосплавным покрытием, что также негативно влияет на качество проработки.Fourthly, the nose of the shoe is not equipped with PDC cutting tools, and the blades are not reinforced with carbide coating, which also negatively affects the quality of workmanship.
В-пятых, шпиндельная секция башмака выполнена в неполнопроходном варианте, т.е. требует разбуривания, что кратно увеличивает время разбуривания башмака за счёт вращения долота на шпиндельной секции.Fifthly, the spindle section of the shoe is made in a partial bore version, i.e. requires drilling, which multiplies the drilling time of the shoe due to the rotation of the bit on the spindle section.
Задачами заявляемого изобретения является повышение надежности и эффективности работы башмаков с силовым приводом, сокращение сроков строительства скважин.The objectives of the claimed invention are to increase the reliability and efficiency of power-driven shoes and reduce the time required for well construction.
Техническими результатами являются создание надежных конструкций гидравлических прорабатывающих башмаков, обеспечивающих проработку осложненных интервалов открытого ствола (осыпи, уступы) при спуске колонны с высокой эффективностью за счёт большего крутящего момента и оборотов и вращения только носа с минимальными потерями момента и оборотов за счёт исключения вращения корпуса, а также сокращение времени разбуривания башмака за счет полнопроходного исполнения рабочей и шпиндельной секции, кроме того, в башмаке предусмотрена разрывная предохранительная мембрана, которая исключает риски закупорки рабочей секции и потери циркуляции при цементировании колонны.The technical results are the creation of reliable designs of hydraulic working shoes that ensure the development of difficult intervals of the open hole (slides, ledges) when lowering the string with high efficiency due to greater torque and revolutions and rotation of only the nose with minimal losses of torque and revolutions due to the elimination of rotation of the body, as well as reducing the time of drilling out the shoe due to the full-bore design of the working and spindle sections; in addition, the shoe is equipped with a bursting safety membrane, which eliminates the risks of clogging the working section and loss of circulation when cementing the column.
Технический результат по первому варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, а верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией.The technical result in the first embodiment is achieved by a hydraulic working shoe containing a sub, an additional sub with a bursting safety membrane connected to the stator housing, which is connected to the spindle housing on which the stators are fixed, the stator shaft on which the rotors are fixed using an upper support, the rotor shaft , articulated by means of a spindle shaft with a working nose, a ratchet mechanism located between the spindle body and the stator shaft, and a lower support located between the spindle shaft and the spindle body, the stators and rotors form a package of drillable turbines located on the stator shaft, configured to transmit rotation on the working nose, equipped with at least one reinforced blade and configured to rotate to the right side, and the working nose contains at least one through hole, the spindle body, the lower support and the spindle shaft form a spindle section made full bore and including a ratcheting mechanism designed to prevent rotation of the working nose when the column rotates, while the package of drilled turbines with the stator shaft form a working section, and the upper support is made with internal cavities and is placed above the working section.
Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.It is advisable to make the blade with a wear-resistant carbide coating.
Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.It is advisable to make the blade reinforced with tungsten carbide inserts or PDC cutters.
Технический результат по второму варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, роторы, зафиксированные при помощи верхней опоры и дополнительного переводника на корпусе роторов, который сочленен посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между дополнительным переводником и валом опоры, соединенным с корпусом роторов, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на корпусе роторов, который выполнен с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в правую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, при этом пакет разбуриваемых турбин с корпусом роторов образуют рабочую секцию, над которой размещена верхняя опора, храповый механизм выполнен с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа при вращении колонны, вал опоры выполнен с внутренними полостями, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.The technical result according to the second option is achieved by a hydraulic working shoe containing a sub, an additional sub with a bursting safety membrane connected to the stator housing, which is connected to the spindle housing on which the stators are fixed, rotors fixed using the upper support and an additional sub on the rotor housing, which is articulated by means of a spindle shaft with a working nose, a ratchet mechanism located between an additional sub and a support shaft connected to the rotor housing, and a lower support located between the spindle shaft and the spindle housing, while the stators and rotors form a package of drillable turbines located on the housing rotors, which is configured to transmit rotation to the working nose, equipped with at least one reinforced blade and configured to rotate to the right side, wherein the working nose contains at least one through hole, and the package of drilled turbines with the housing The rotors form a working section, above which the upper support is placed, the ratchet mechanism is designed to prevent rotation of the working nose when the column rotates, the support shaft is made with internal cavities, and the internal structure of the working nose is made full bore.
Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.It is advisable to make the blade with a wear-resistant carbide coating.
Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.It is advisable to make the blade reinforced with tungsten carbide inserts or PDC cutters.
Технический результат по третьему варианту достигается гидравлическим прорабатывающим башмаком, содержащим переводник, дополнительный переводник с разрывной предохранительной мембраной, соединенный с корпусом статоров, который связан с корпусом шпинделя, на котором зафиксированы статоры, вал статоров, на котором зафиксированы роторы при помощи верхней опоры, вал роторов, сочлененный посредством вала шпинделя с прорабатывающим носом, храповый механизм, расположенный между корпусом шпинделя и валом статоров, и нижнюю опору, размещенную между валом шпинделя и корпусом шпинделя, при этом статоры и роторы образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу статора, выполненного с возможностью передачи вращения на прорабатывающий нос, оснащенный, по меньшей мере, одной армированной лопастью и выполненный с возможностью вращения в левую сторону, причем прорабатывающий нос содержит, по меньшей мере, одно сквозное отверстие, корпус шпинделя, нижняя опора и вал шпинделя образуют шпиндельную секцию, выполненную полнопроходной и включающей храповый механизм, выполненный с возможностью предотвращения вращения прорабатывающего носа и рабочей секции при разбуривании устройства, при этом пакет разбуриваемых турбин с валом статора образуют рабочую секцию, верхняя опора выполнена с внутренними полостями и размещена над рабочей секцией, а внутренняя конструкция прорабатывающего носа выполнена полнопроходной.The technical result according to the third option is achieved by a hydraulic working shoe containing a sub, an additional sub with a bursting safety membrane connected to the stator housing, which is connected to the spindle housing on which the stators are fixed, the stator shaft on which the rotors are fixed using an upper support, the rotor shaft , articulated by means of a spindle shaft with a working nose, a ratchet mechanism located between the spindle body and the stator shaft, and a lower support located between the spindle shaft and the spindle body, while the stators and rotors form a package of drillable turbines located on the stator shaft, configured to transmission of rotation to the working nose, equipped with at least one reinforced blade and configured to rotate to the left side, and the working nose contains at least one through hole, the spindle body, the lower support and the spindle shaft form a spindle section made full bore and including a ratcheting mechanism designed to prevent rotation of the working nose and the working section when drilling the device, while the package of drilled turbines with the stator shaft form a working section, the upper support is made with internal cavities and is placed above the working section, and the internal structure of the working nose is made full bore.
Целесообразно выполнить лопасть с износостойким твердосплавным покрытием.It is advisable to make the blade with a wear-resistant carbide coating.
Целесообразно выполнить лопасть армированной карбид-вольфрамовыми вставками или PDC-резцами.It is advisable to make the blade reinforced with tungsten carbide inserts or PDC cutters.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображено осевое вертикальное сечение устройства с разбуриваемой рабочей и полнопроходной шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 2 – вид А, на фиг. 3 – осевое вертикальное сечение устройства с полнопроходной рабочей и шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 4 – вид Б, на фиг. 5 – вид В, на фиг. 6 – прорабатывающий нос устройства с полнопроходной рабочей и шпиндельной секцией с храповым механизмом от проворота при вращении колонны, на фиг. 7 – осевое вертикальное сечение прорабатывающего башмака с разбуриваемой рабочей и полнопроходной шпиндельной секцией с храповым механизмом при разбуривании башмака, на фиг. 8 – вид Г.The invention is illustrated by drawings, where in FIGS. 1 shows an axial vertical section of a device with a drillable working and full-bore spindle section with a ratcheting mechanism against rotation when the column rotates; Fig. 2 – view A, in Fig. 3 – axial vertical section of a device with a full-bore working and spindle section with a ratcheting mechanism against rotation when the column rotates, in Fig. 4 – view B, in Fig. 5 – view B, in Fig. 6 – working nose of the device with a full-bore working and spindle section with a ratcheting mechanism against rotation when the column rotates, in Fig. 7 – axial vertical section of the working shoe with a drillable working and full-bore spindle section with a ratcheting mechanism when drilling the shoe, in Fig. 8 – view G.
Гидравлический прорабатывающий башмак по первому варианту содержит переводник 1 для присоединения к обсадной колонне, который через дополнительный переводник 2 соединяется с корпусом статоров 6 при помощи резьбового соединения. В дополнительный переводник 2 устанавливается разрывная мембрана 3, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство. Корпус шпинделя 10 соединяется при помощи резьбового соединения с корпусом статоров 6. Статоры 8 собираются с роторами 9, причем статоры 8 фиксируются например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 10 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 6. Роторы 9 устанавливаются на вал роторов 7 и фиксируются при помощи верхней опоры 5 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 7, и гайки 4. Статоры 8 и роторы 9 образуют пакет разбуриваемых турбин, которые вместе с валом роторов 7 образуют рабочую секцию. Роторы 9 имеют свободное вращение относительно статоров 8. Вал роторов 7 соединяется с прорабатывающим носом 14 через вал шпинделя 11 при помощи резьбового соединения. В прорабатывающем носу 14 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Между валом шпинделя 11 и корпусом шпинделя 10 устанавливается нижняя опора 15, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры (подшипник), а между корпусом шпинделя 10 и валом роторов 7 устанавливается храповый механизм 12, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 14 при вращении колонны. Шпиндельная секция образована корпусом шпинделя 10, нижней опорой 15 и валом шпинделя 11, выполнена полнопроходной и включает храповый механизм 12. Прорабатывающий нос 14 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 16, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 13 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 16 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Прорабатывающий нос 14 выполнен с возможностью вращения в правую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в правостороннем исполнении.The hydraulic working shoe in the first embodiment contains a sub 1 for connection to the casing, which is connected through an additional sub 2 to the stator housing 6 using a threaded connection. A burst disc 3 is installed in the additional sub 2, which is designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the device. The spindle housing 10 is connected by means of a threaded connection to the stator housing 6. The stators 8 are assembled with the rotors 9, and the stators 8 are fixed, for example, by welding, pins or a spline connection to the spindle housing 10 and remain stationary relative to the stator housing 6. The rotors 9 are mounted on the rotor shaft 7 and are fixed using an upper support 5 with internal cavities through which the liquid enters the package of drillable turbines located on the rotor shaft 7, and a nut 4. Stators 8 and rotors 9 form a package of drillable turbines, which together with the rotor shaft 7 form a working section . The rotors 9 have free rotation relative to the stators 8. The shaft of the rotors 7 is connected to the working nose 14 through the spindle shaft 11 using a threaded connection. The working nose 14 has at least one or more through holes (mostly seven), through which the flushing fluid enters the wellbore, further flushing it and cleaning it from rock residues and cuttings. Between the spindle shaft 11 and the spindle body 10, a lower support 15 is installed, which can be made in the form of thrust bearings (one or more) or a PDC support (bearing), and between the spindle body 10 and the rotor shaft 7, a ratcheting mechanism 12 is installed, which prevents rotation of the working nose 14 when the column rotates. The spindle section is formed by the spindle body 10, the lower support 15 and the spindle shaft 11, is made full bore and includes a ratchet mechanism 12. The working nose 14 has at least one or more blades 16, preferably six, reinforced, for example, with PDC cutters 13 or reinforced weapons (tungsten carbide inserts). Also, the blade 16 may have a wear-resistant carbide coating. The working nose 14 is designed to rotate to the right side due to the fact that the turbine package is made in a right-handed design.
Гидравлический прорабатывающий башмак по второму варианту содержит переводник 17 для присоединения к обсадной колонне, который через дополнительный переводник 18 соединяется с корпусом статоров 19 при помощи резьбового соединения. В дополнительный переводник 18 устанавливается разрывная мембрана 25, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство. Корпус шпинделя 22 соединяется с корпусом статоров 19. Статоры 29 собираются с роторами 30, причем статоры 29 фиксируются, например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 22 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 19. Статоры 29 и роторы 30 образуют пакет полнопроходных (не требующих разбуривания) турбин, расположенных на корпусе роторов 20. Пакет полнопроходных (не требующих разбуривания) турбин с корпусом роторов 20 образуют рабочую секцию. Роторы 30 устанавливаются на корпус роторов 20 и фиксируются при помощи верхней опоры 27 и дополнительного переводника 18. Вал опоры 26 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет турбин, соединяется с корпусом роторов 20 при помощи резьбового соединения. Между валом опоры 26 и дополнительным переводником 18 устанавливается храповый механизм 28, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 23 при вращении колонны. В прорабатывающем носу 23 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Корпус роторов 20 соединяется с прорабатывающим носом 23 через вал шпинделя 21. Между валом шпинделя 21 и корпусом шпинделя 22 устанавливается нижняя опора 31, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры. Прорабатывающий нос 23 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 32, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 24 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 32 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Внутренняя полость прорабатывающего носа 23 выполнена полнопроходной. Прорабатывающий нос 23 выполнен с возможностью вращения в правую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в правостороннем исполнении.The hydraulic working shoe according to the second version contains a sub 17 for connection to the casing, which, through an additional sub 18, is connected to the stator housing 19 using a threaded connection. A rupture disc 25 is installed in the additional sub 18, which is designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the device. The spindle housing 22 is connected to the stator housing 19. The stators 29 are assembled with the rotors 30, and the stators 29 are fixed, for example, by welding, pins or a spline connection with the spindle housing 22 and remain stationary relative to the stator housing 19. The stators 29 and rotors 30 form a package of full bore ( not requiring drilling) turbines located on the rotor housing 20. A package of full-bore (not requiring drilling) turbines with a rotor housing 20 form a working section. Rotors 30 are installed on the rotor housing 20 and fixed using the upper support 27 and an additional sub 18. The support shaft 26 with internal cavities through which the liquid enters the turbine package is connected to the rotor housing 20 using a threaded connection. A ratcheting mechanism 28 is installed between the support shaft 26 and the additional sub 18, which prevents rotation of the working nose 23 when the column rotates. In the working nose 23 there is at least one or more through holes (mostly seven), through which the flushing fluid enters the wellbore, further flushing it and cleaning it from rock residues and cuttings. The rotor housing 20 is connected to the working nose 23 through the spindle shaft 21. Between the spindle shaft 21 and the spindle housing 22, a lower support 31 is installed, which can be made in the form of thrust bearings (one or more) or PDC supports. The working nose 23 has at least one or more blades 32, preferably six, reinforced, for example, with PDC cutters 24 or reinforced weapons (tungsten carbide inserts). Also, the blade 32 may have a wear-resistant carbide coating. The internal cavity of the working nose 23 is made full bore. The working nose 23 is designed to rotate to the right side due to the fact that the turbine package is made in a right-handed design.
Прорабатывающий башмак по третьему варианту содержит переводник 33 для присоединения к обсадной колонне, который через переводник 34, соединяется с корпусом статоров 38 при помощи резьбового соединения, в переводник 34 устанавливается разрывная мембрана 35. Корпус шпинделя 42 соединяется с корпусом статоров 38. Статоры 40 собираются с роторами 41, причем статоры 40 фиксируются, например, сваркой, штифтами или шлицевым соединением с корпусом шпинделя 42 и остаются неподвижными относительно корпуса статоров 38. Статоры 40 и роторы 41 образуют пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 39, и являются рабочей секцией. Роторы 41 устанавливаются на вал роторов 39 и фиксируются при помощи верхней опоры 37 с внутренними полостями, через которые жидкость попадает в пакет разбуриваемых турбин, расположенных на валу роторов 39, и гайки 36. Роторы 41 имеют свободное вращение относительно статоров 40. Вал роторов 39 соединяется с прорабатывающим носом 46 через вал шпинделя 43 при помощи резьбового соединения. Между валом шпинделя 43 и корпусом шпинделя 42 устанавливается нижняя опора 47, которая может быть выполнена в виде упорных подшипников (одного или нескольких) или PDC опоры, а между корпусом шпинделя 42 и валом шпинделя 43 устанавливается храповый механизм 44, предотвращающий вращение прорабатывающего носа 46 и рабочей секции при разбуривании устройства. Внутренняя конструкция прорабатывающего носа 46 выполнена полнопроходной. В прорабатывающем носу 46 выполнено, по меньшей мере, одно или несколько сквозных отверстий (преимущественно семь), через которое промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. Шпиндельная секция состоит из корпуса шпинделя 42, нижней опоры 47 и вала шпинделя 43, выполнена полнопроходной и включает храповый механизм 44. Прорабатывающий нос 46 имеет, по меньшей мере, одну или несколько лопастей 48, преимущественно шесть, армированных, например, PDC резцами 45 или армированным вооружением (карбид-вольфрамовыми вставками). Также лопасть 48 может иметь износостойкое твердосплавное покрытие. Прорабатывающий нос 46 выполнен с возможностью вращения в левую сторону за счет того, что пакет турбин выполнен в левостороннем исполнении.The working shoe according to the third option contains a sub 33 for connection to the casing, which, through a sub 34, is connected to the stator housing 38 using a threaded connection; a burst disc 35 is installed in the sub 34. The spindle housing 42 is connected to the stator housing 38. Stators 40 are assembled with rotors 41, and stators 40 are fixed, for example, by welding, pins or a spline connection with the spindle housing 42 and remain motionless relative to the stator housing 38. Stators 40 and rotors 41 form a package of drillable turbines located on the rotor shaft 39 and are the working section. The rotors 41 are mounted on the rotor shaft 39 and fixed using an upper support 37 with internal cavities through which the liquid enters the package of drillable turbines located on the rotor shaft 39 and nuts 36. The rotors 41 have free rotation relative to the stators 40. The rotor shaft 39 is connected with a working nose 46 through the spindle shaft 43 using a threaded connection. Between the spindle shaft 43 and the spindle body 42, a lower support 47 is installed, which can be made in the form of thrust bearings (one or more) or PDC supports, and between the spindle body 42 and the spindle shaft 43, a ratcheting mechanism 44 is installed, which prevents rotation of the working nose 46 and working section when drilling the device. The internal design of the working nose 46 is made full bore. In the working nose 46 there is at least one or more through holes (mostly seven), through which the flushing fluid enters the wellbore, further flushing it and cleaning it from rock residues and cuttings. The spindle section consists of a spindle body 42, a lower support 47 and a spindle shaft 43, is made full bore and includes a ratchet mechanism 44. The working nose 46 has at least one or more blades 48, preferably six, reinforced, for example, with PDC cutters 45 or reinforced weapons (tungsten carbide inserts). Also, the blade 48 may have a wear-resistant carbide coating. The working nose 46 is designed to rotate to the left side due to the fact that the turbine package is made in a left-handed design.
Заявляемое устройство по первому варианту работает следующим образом.The inventive device in the first version works as follows.
Верхнюю часть переводника 1 устройства присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с предлагаемым устройством в скважину, в случае возникновения препятствий через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 1, дополнительного переводника 2 и корпуса статоров 6 подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое. The upper part of the sub 1 of the device is connected to the lower end of the casing string, after which the string is lowered into the well. During the process of lowering the casing string with the proposed device into the well, in case of obstacles, a flow of flushing fluid is supplied through the internal space of the string into the sub 1, additional sub 2 and the stator housing 6, the direction of which is initially strictly vertical-axial.
Попадая на расположенный на внутренней поверхности верхней опоры 5 с внутренними полостями через гайку 4, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на валу роторов 7 пакет турбин, состоящий из статоров 8 и роторов 9, раскручивает роторы 9, передавая вращение на вал роторов 7. Статоры 8 и роторы 9 выполнены в правом исполнении и обеспечивают вращение прорабатывающего носа 14 в правую сторону.Getting onto the upper support 5 with internal cavities located on the inner surface through the nut 4, the liquid is deflected from the vertical and enters a package of turbines located on the rotor shaft 7, consisting of stators 8 and rotors 9, spins the rotors 9, transmitting rotation to the rotor shaft 7. The stators 8 and rotors 9 are made in the right-hand design and ensure rotation of the working nose 14 to the right side.
Вращаясь, вал роторов 7 передает вращение на вал шпинделя 11, который соединен с прорабатывающим носом 14. Свободное вращение вала шпинделя 11 относительно корпуса шпинделя 10 обеспечивается за счёт нижней опоры 15. Прорабатывающий нос 14, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 13, расположенными на армированных лопастях 16. В прорабатывающем носу 14 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама. While rotating, the rotor shaft 7 transmits rotation to the spindle shaft 11, which is connected to the working nose 14. Free rotation of the spindle shaft 11 relative to the spindle body 10 is ensured by the lower support 15. The working nose 14, rotating, works the wellbore, eliminating the obstacle that has arisen with cutting PDCs - cutters 13 located on reinforced blades 16. In the working nose 14, through through holes, the flushing fluid enters the wellbore, further washing it and cleaning it from rock residues and sludge.
Между корпусом шпинделя 10 и валом шпинделя 11 устанавливается храповый механизм 12, который предотвращает проворачивание прорабатывающего носа 14 при вращении обсадной колонны, если это потребуется.A ratcheting mechanism 12 is installed between the spindle body 10 and the spindle shaft 11, which prevents rotation of the working nose 14 when rotating the casing, if necessary.
Гайка 4, верхняя опора 5, вал роторов 7, статоры 9 и роторы 8, прорабатывающий нос 14 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.Nut 4, upper support 5, rotor shaft 7, stators 9 and rotors 8, working nose 14 are made of easily drillable materials, thanks to which this device can be drilled with standard PDC bits and a working (combat) BHA.
В дополнительном переводнике 2 предусмотрена разрывная мембрана 3, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через устройство при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в верхней опоре 5, статоров 9 и роторов 8. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 3, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака. The additional sub 2 is equipped with a bursting membrane 3, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the device at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities in the upper support 5, stators 9 and rotors 8. The response pressure depends on the geometric dimensions, for example, of the bursting safety membrane 3, which are determined based on the specified operating modes of the shoe.
Заявляемое устройство по второму варианту работает следующим образом.The inventive device according to the second option operates as follows.
Верхнюю часть переводника 17 башмака присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с прорабатывающим башмаком в скважину, в случае возникновения препятствий через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 17, дополнительного переводника 18 и корпуса статоров 19 подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое. The upper part of the shoe sub 17 is attached to the lower end of the casing string, after which the string is lowered into the well. During the process of lowering the casing string with the working shoe into the well, in case of obstacles, a flow of flushing fluid is supplied through the internal space of the string into the sub 17, the additional sub 18 and the stator housing 19, the direction of which is initially strictly vertical-axial.
Попадая на расположенный на внутренней поверхности вала опоры 26 с внутренними полостями, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на корпусе роторов 20 пакет турбин, состоящий из статоров 29 и роторов 30, раскручивает роторы 30, передавая вращение на корпус роторов 20.Getting onto the support 26 with internal cavities located on the inner surface of the shaft, the liquid deviates from the vertical and enters a turbine package located on the rotor housing 20, consisting of stators 29 and rotors 30, spins the rotors 30, transmitting rotation to the rotor housing 20.
Вращаясь, корпус роторов 20 передает вращение на вал шпинделя 21, который соединен с прорабатывающим носом 23. Свободное вращение вала шпинделя 21 относительно корпуса шпинделя 22 обеспечивается за счёт нижней опоры 31. Прорабатывающий нос 23, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 24, расположенными на армированных лопастях 32. В прорабатывающем носу 23 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама.Rotating, the rotor body 20 transmits rotation to the spindle shaft 21, which is connected to the working nose 23. Free rotation of the spindle shaft 21 relative to the spindle body 22 is ensured by the lower support 31. The working nose 23, rotating, works the wellbore, eliminating the obstacle that has arisen with cutting PDCs - cutters 24 located on reinforced blades 32. In the working nose 23, through through holes, the flushing fluid enters the wellbore, further washing it and clearing it of rock residues and cuttings.
Между валом опоры 26 и дополнительным переводником 18 устанавливается храповый механизм 28, который предотвращает проворачивание прорабатывающего носа 23 при вращении обсадной колонны, если это потребуется.A ratcheting mechanism 28 is installed between the support shaft 26 and the additional sub 18, which prevents rotation of the working nose 23 when rotating the casing, if necessary.
Вал опоры 26, прорабатывающий нос 23 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.The support shaft 26 and the working nose 23 are made of easily drillable materials, thanks to which this device can be drilled with standard PDC bits and a working (combat) BHA.
В дополнительном переводнике 18 предусмотрена разрывная мембрана 25, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в валу опоры 26, статоров 29 и роторов 30. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 25, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака. The additional sub 18 is equipped with a rupture disc 25, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the shoe at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities in the support shaft 26, stators 29 and rotors 30. The response pressure depends on the geometric dimensions, for example, of the bursting safety membrane 25, which are determined based on the specified operating modes of the shoe.
Заявляемое устройство по третьему варианту работает следующим образом.The inventive device according to the third option works as follows.
Верхнюю часть переводника 33 устройства присоединяют к нижнему концу колонны обсадных труб, после чего начинают спуск колонны в скважину. В процессе спуска обсадной колонны с прорабатывающим носом 46 в скважину, в случае возникновения препятствий, через внутреннее пространство колонны внутрь переводника 33, дополнительного переводника 34 и корпуса статоров 38 башмака подается поток промывочной жидкости, направление которого изначально строго вертикально-осевое. The upper part of the sub 33 of the device is connected to the lower end of the casing string, after which the string is lowered into the well. During the process of lowering the casing string with the working nose 46 into the well, in case of obstacles, a flow of flushing fluid is supplied through the internal space of the string into the sub 33, the additional sub 34 and the stator housing 38 of the shoe, the direction of which is initially strictly vertical-axial.
Попадая на расположенный на внутренней поверхности верхней опоры 37 с внутренними полостями через гайку 36, жидкость отклоняется от вертикали и попадает в расположенный на валу статоров 39 пакет турбин, состоящий из статоров 41 и роторов 40, раскручивает роторы 40, передавая вращение на вал роторов 39. Статоры 39 и роторы 40 выполнены в левом исполнении и обеспечивают вращение прорабатывающего носа 46 в левую сторону.Getting onto the upper support 37 with internal cavities located on the inner surface through the nut 36, the liquid is deflected from the vertical and enters a turbine package located on the stator shaft 39, consisting of stators 41 and rotors 40, spins the rotors 40, transmitting rotation to the rotor shaft 39. The stators 39 and rotors 40 are left-handed and provide rotation of the working nose 46 to the left.
Вращаясь, вал статоров 39 передает вращение на вал шпинделя 43, который соединен с прорабатывающим носом 46. Свободное вращение вала шпинделя 43 относительно корпуса шпинделя 42 обеспечивается за счёт нижней опоры 47. Прорабатывающий нос 46, вращаясь, прорабатывает ствол скважины, устраняя возникшее препятствие режущими PDC-резцами 45, расположенными на армированных лопастях 48. В прорабатывающем носу 46 через сквозные отверстия промывочная жидкость поступает в ствол скважины, дополнительно промывая его и очищая от остатков породы и шлама.Rotating, the stator shaft 39 transmits rotation to the spindle shaft 43, which is connected to the working nose 46. Free rotation of the spindle shaft 43 relative to the spindle body 42 is ensured by the lower support 47. The working nose 46, rotating, works the wellbore, eliminating the obstacle that has arisen with cutting PDCs -cutters 45 located on reinforced blades 48. In the working nose 46, through through holes, the flushing fluid enters the wellbore, further washing it and cleaning it from rock residues and cuttings.
Между корпусом шпинделя 42 и валом шпинделя 43 устанавливается храповый механизм 44, который предотвращает вращение прорабатывающего носа 46 при разбуривании башмака.A ratcheting mechanism 44 is installed between the spindle body 42 and the spindle shaft 43, which prevents rotation of the working nose 46 when drilling the shoe.
Гайка 36, верхняя опора 37, вал статоров 39, статоры 40 и роторы 41, прорабатывающий нос 46 выполняются из легкоразбуриваемых материалов, благодаря чему, данное устройство можно разбуривать стандартными PDC долотами и рабочей (боевой) КНБК.The nut 36, the upper support 37, the stator shaft 39, the stators 40 and rotors 41, the working nose 46 are made of easily drilled materials, due to which this device can be drilled with standard PDC bits and a working (combat) BHA.
В дополнительном переводнике 34 предусмотрена разрывная мембрана 35, предназначенная для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости в верхней опоре 37, статоров 40 и роторов 41. Давление срабатывания зависит от геометрических размеров, например, разрывной предохранительной мембраны 35, которые определяют исходя из заданных режимов работы башмака. The additional sub 34 is equipped with a bursting membrane 35, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the shoe at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities in the upper support 37, stators 40 and rotors 41. The response pressure depends on the geometric dimensions, for example, of the bursting safety membrane 35, which are determined based on the specified operating modes of the shoe.
Предлагаемые варианты устройства значительно упрощают спуск обсадной колонны, повышают качество проводимых операций, сокращают время строительства скважины за счет возможности исключения дополнительной операции шаблонировки ствола скважины долотом. А широкая вариативность технических характеристик позволяет использовать устройство с любыми требуемыми типоразмерами обсадных колонн.The proposed device options significantly simplify the running of the casing, improve the quality of the operations performed, and reduce the time of well construction due to the possibility of eliminating the additional operation of templating the wellbore with a bit. And the wide variability of technical characteristics allows the device to be used with any required standard sizes of casing columns.
Гидравлический прорабатывающий башмак по первому варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации носа от проворота при необходимости вращения колонны. Рабочая секция башмака выполнена из легкоразбуриваемых турбин (ротор и статор) и вала. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение прорабатывающего носа в правую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из корпуса шпинделя, опоры нижней и вала шпинделя, выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Лопасть прорабатывающего носа башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. Механизм для цементирования скважины расположен в верхней части устройства и содержит переводник с цементировочной разрывной предохранительной мембраной. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота носа при вращении обсадной колонны расположен в нижней части устройства.The hydraulic working shoe according to the first option is made of easily drilled parts, which allows the use of a standard rock-cutting tool for drilling out the shoe and drilling subsequent columns; it is equipped with a cutting structure and a bursting safety membrane for cementing the well and securing the nose from rotation if rotation of the column is necessary. The working section of the shoe is made of easily drilled turbines (rotor and stator) and a shaft. By changing the number of sections, you can change the hydraulic characteristics of the shoe. For example, by increasing the number of turbines, an increase in torque and shoe speed can be achieved. The liquid, passing through the turbines of the working section, transmits rotational motion to the working nose. The rotor and stator ensure rotation of the working nose to the right. The spindle section, consisting of a spindle body, a lower support and a spindle shaft, is made in a full bore design and does not require drilling with a bit, which significantly reduces the drilling time of the shoe. The blade of the working nose of the shoe is reinforced with carbide surfacing and is also equipped with PDC cutters, while the tip of the nose (the part to be drilled) is made of easily drilled material, the part of the nose that is welded and equipped with PDC cutters is made in a full bore version and does not require drilling with a bit. The mechanism for cementing the well is located in the upper part of the device and contains a sub with a cementing rupture safety membrane. At the top of the device there is a sub with a bursting safety membrane, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the shoe at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities of the shoe. The mechanism for securing the internal parts from turning the nose when the casing rotates is located in the lower part of the device.
Гидравлический прорабатывающий башмак по второму варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации носа от проворота при необходимости вращения колонны. Рабочая секция башмака выполнена в полнопроходном варианте из турбин (ротор и статор) и вала и не требует разбуривания долотом. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин, можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение носа башмака в правую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из вала шпинделя, опоры нижней и корпуса шпинделя, также выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Прорабатывающий нос башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота расположен в нижней части устройства. The hydraulic working shoe according to the second option is made of easily drilled parts, which allows the use of a standard rock-cutting tool for drilling out the shoe and drilling subsequent columns, is equipped with a cutting structure and a bursting safety membrane for cementing the well and securing the nose from turning if it is necessary to rotate the column. The working section of the shoe is made in a full-bore version from turbines (rotor and stator) and a shaft and does not require drilling with a bit. By changing the number of sections, you can change the hydraulic characteristics of the shoe. For example, by increasing the number of turbines, an increase in torque and shoe speed can be achieved. The liquid, passing through the turbines of the working section, transmits rotational motion to the working nose. The rotor and stator ensure rotation of the shoe nose to the right. The spindle section, consisting of a spindle shaft, a lower support and a spindle body, is also made in a full-bore design and does not require drilling with a bit, which significantly reduces the drilling time of the shoe. The working nose of the shoe is reinforced with carbide surfacing and is also equipped with PDC cutters, while the tip of the nose (the part to be drilled) is made of an easily drilled material, the part of the nose that is welded and equipped with PDC cutters is made in a full bore version and does not require drilling with a bit. At the top of the device there is a sub with a bursting safety membrane, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the shoe at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities of the shoe. The mechanism for securing the internal parts against rotation is located at the bottom of the device.
Гидравлический прорабатывающий башмак по третьему варианту выполнен из легкоразбуриваемых деталей, что позволяет использовать стандартный породоразрушающий инструмент для разбуривания башмака и бурения последующих колонн, оснащен режущей структурой и разрывной предохранительной мембраной для цементирования скважины и фиксации внутренних частей от проворота при необходимости разбуривания башмака. Рабочая секция башмака выполнена из легкоразбуриваемых турбин (ротор и статор) и вала. Изменением количества секций можно изменять гидравлические характеристики башмака. Например, при увеличении количества турбин, можно добиться повышения крутящего момента и оборотов башмака. Жидкость, проходя через турбины рабочей секции, передает вращательное движение прорабатывающему носу. Ротор и статор обеспечивают вращение носа башмака в левую сторону. Шпиндельная секция, состоящая из корпуса шпинделя, опоры нижней и вала шпинделя, выполнена в полнопроходном варианте исполнения и не требует разбуривания долотом, что значительно сокращает время разбуривания башмака. Прорабатывающий нос башмака армируется твердосплавной наплавкой, а также оснащается PDC резцами, при этом наконечник носа (разбуриваемая часть) выполнен из легкоразбуриваемого материала, наплавленная и оснащенная PDC резцами часть носа выполнена в полнопроходном варианте и не требует разбуривания долотом. В верхней части устройства расположен переводник с разрывной предохранительной мембраной, предназначенной для обеспечения возобновления циркуляции рабочей жидкости через башмак при заданном давлении срабатывания в случае засорения, например, в виде попадания крупной фракции бурового шлама или инородных предметов во внутренние полости башмака. Механизм фиксации внутренних частей от проворота при разбуривании расположен в нижней части устройства. The hydraulic working shoe according to the third option is made of easily drilled parts, which allows the use of a standard rock-cutting tool for drilling out the shoe and drilling subsequent columns, is equipped with a cutting structure and a bursting safety membrane for cementing the well and securing the internal parts from turning if it is necessary to drill out the shoe. The working section of the shoe is made of easily drilled turbines (rotor and stator) and a shaft. By changing the number of sections, you can change the hydraulic characteristics of the shoe. For example, by increasing the number of turbines, an increase in torque and shoe speed can be achieved. The liquid, passing through the turbines of the working section, transmits rotational motion to the working nose. The rotor and stator ensure rotation of the shoe nose to the left. The spindle section, consisting of a spindle body, a lower support and a spindle shaft, is made in a full bore design and does not require drilling with a bit, which significantly reduces the drilling time of the shoe. The working nose of the shoe is reinforced with carbide surfacing and is also equipped with PDC cutters, while the tip of the nose (the part to be drilled) is made of an easily drilled material, the part of the nose that is welded and equipped with PDC cutters is made in a full bore version and does not require drilling with a bit. At the top of the device there is a sub with a bursting safety membrane, designed to ensure the resumption of circulation of the working fluid through the shoe at a given response pressure in the event of clogging, for example, in the form of a large fraction of drill cuttings or foreign objects entering the internal cavities of the shoe. The mechanism for securing the internal parts from turning during drilling is located in the lower part of the device.
Во всех трех вариантах обеспечивается упрощение спуска обсадной колонны, повышение качества проводимых операций, сокращение времени строительства скважины. All three options simplify casing running, improve the quality of operations, and reduce well construction time.
Широкая вариативность технических характеристик позволяет использовать устройство с любыми требуемыми типоразмерами обсадных колонн, а также с любой присоединительной резьбой.The wide variability of technical characteristics allows the device to be used with any required standard sizes of casing columns, as well as with any connecting thread.
Claims (5)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2808164C1 true RU2808164C1 (en) | 2023-11-24 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| RU170535U1 (en) * | 2017-01-10 | 2017-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РОСТЭК Сервис" | Power Shoe |
| US20170130536A1 (en) * | 2014-06-25 | 2017-05-11 | Shell Oil Company | Shoe for a tubular element in a wellbore |
| RU184027U1 (en) * | 2018-08-28 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АГД" | WORKING SHOE |
| RU189972U1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | BASHMAK WITH POWER DRIVE |
| 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 |
| RU2738057C1 (en) * | 2020-07-24 | 2020-12-07 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Reaming shoe |
| RU2746181C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-04-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОПРОТЕК" | Column shoe with hydraulic drive |
| RU2757839C1 (en) * | 2021-04-27 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Working bottom |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170130536A1 (en) * | 2014-06-25 | 2017-05-11 | Shell Oil Company | Shoe for a tubular element in a wellbore |
| 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 |
| RU170535U1 (en) * | 2017-01-10 | 2017-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "РОСТЭК Сервис" | Power Shoe |
| RU184027U1 (en) * | 2018-08-28 | 2018-10-12 | Общество с ограниченной ответственностью "АГД" | WORKING 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 |
| RU189972U1 (en) * | 2019-02-27 | 2019-06-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "БУРИНТЕХ" (ООО НПП "БУРИНТЕХ") | BASHMAK WITH POWER DRIVE |
| RU2738057C1 (en) * | 2020-07-24 | 2020-12-07 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Reaming shoe |
| RU2746181C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-04-08 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕОПРОТЕК" | Column shoe with hydraulic drive |
| RU2757839C1 (en) * | 2021-04-27 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Working bottom |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2961629A1 (en) | Reaming systems, devices, assemblies, and related methods of use | |
| CA2673849C (en) | Drilling components and systems to dynamically control drilling dysfunctions and methods of drilling a well with same | |
| US6378626B1 (en) | Balanced torque drilling system | |
| US20150267492A1 (en) | Top mount dual bit well drilling system | |
| US4773489A (en) | Core drilling tool for boreholes in rock | |
| US8757298B2 (en) | Method and apparatus for dual speed, dual torque drilling | |
| US7562725B1 (en) | Downhole pilot bit and reamer with maximized mud motor dimensions | |
| US20100126773A1 (en) | Drilling apparatus and system for drilling wells | |
| US20030183424A1 (en) | Expandable bit | |
| US20100187010A1 (en) | Process and apparatus for subterranean drilling | |
| US20100147594A1 (en) | Reverse nozzle drill bit | |
| CN108360974A (en) | Composite impact tool | |
| WO2015196282A1 (en) | Fluid pressure pulse generator for a downhole telemetry tool | |
| GB2486112A (en) | Drilling apparatus | |
| RU2808164C1 (en) | Hydraulic working base plate (options) | |
| Simonyants et al. | Stimulation of the drilling process with the top driven screw downhole motor | |
| US8567511B2 (en) | Method and apparatus for running casing in a wellbore with a fluid driven rotatable shoe | |
| WO2017134460A1 (en) | A reaming system, device, and assembly | |
| US2336336A (en) | Rotary turbine bit | |
| CA2742660A1 (en) | Method and apparatus for running casing in a wellbore with a fluid driven rotatable shoe | |
| CN113006696B (en) | Drillable reamer for casing running operation | |
| US11713622B2 (en) | Method of drilling a wellbore | |
| RU2781653C1 (en) | Turbine drive of the shoe-bit for drilling a complicated section of the well | |
| AU2015295065A1 (en) | Downhole tool, method and assembly | |
| RU2299302C1 (en) | Hydraulic bottomhole motor |