RU98118099A

RU98118099A - Способ управления бурильной установкой и бурильная установка

Info

Publication number: RU98118099A
Application number: RU98118099/03A
Authority: RU
Inventors: Рэнди Р. Ринквист; Джеймс Р. Ранкин; Марк Ванхувелинген
Original assignee: Вермеер Мануфакчуринг Компани
Priority date: 1996-03-04
Filing date: 1996-08-06
Publication date: 2000-08-20

Claims

1. Способ управления бурильной установкой, предназначенной для бурения скважин в материалах, причем упомянутая установка имеет бурильную колонну, на конце которой установлен бурильный наконечник, вращающийся вокруг оси вращения, этот бурильный наконечник содержит режущий элемент, расположенный со смещением относительно оси вращения, установка снабжена средством перемещения бурильного наконечника в продольном направлении, при этом указанный способ предусматривает продвижение бурильного наконечника вперед с его отклонением от прямой линии в заданном направлении, осуществляемое путем поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой, когда режущий элемент находится на дуге резания, пересекаемой лучом заданного направления отклонения бурильного наконечника, снятия продольно направленной силы с бурильного наконечника и отвода бурильного наконечника назад, когда режущий элемент находится вне дуги резания, таким образом, чтобы на боковой стенке скважины образовывалась наклонная поверхность невыбуренного материала, которая расположена практически диаметрально противоположно заданному направлению отклонения бурильного наконечника, возобновления поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой с продвижением бурильного наконечника вперед в продольном направлении, когда режущий элемент снова находится на дуге резания, при этом во время продвижения бурильного наконечника вперед в продольном направлении наклонная поверхность невыбуренного материала отклоняет бурильный наконечник от прямой линии в заданном направлении.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он предусматривает задание граничных точек дуги резания, выполняемое с таким расчетом, чтобы луч заданного направления отклонения рассекал дугу резания пополам.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что угловой размер дуги резания составляет 0 - 180^o.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что угловой размер дуги резания равен 120^o.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что угловой размер дуги резания составляет 0 - 180^o.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что угловой размер дуги резания равен 120^o.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значение продольно направленной силы, прилагаемой к бурильному наконечнику, задают таким, чтобы давление, с которым режущий элемент воздействует на материал в конце скважины и выбуривает его, находилось в предписанном диапазоне значений.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отведении бурильного наконечника назад, бурильный наконечник отводят от торцевой стенки материала в конце скважины на расстояние, заданное с таким расчетом, чтобы режущий элемент практически не врезался в материал, когда он находится вне дуги резания.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что бурильная колонна имеет наружный конец, выходящий из скважины на поверхность и сочлененный с приводным устройством, предназначенным для перемещения бурильной колонны в продольном направлении и ее вращения, при этом бурильный наконечник поджимают продольно направленной силой, продвигая вперед наружный конец бурильной колонны приводным устройством.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что приводное устройство вращает бурильную колонну, передавая крутящий момент на ее наружный конец.

11. Способ по п. 9, отличающийся тем, что приводное устройство отводит назад бурильную колонну, прилагая продольно направленную силу к ее наружному концу.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что азимут режущего элемента бурильного наконечника в плоскости его вращения определяют путем слежения за текущим углом поворота наружного конца бурильной колонны, вращаемой приводным устройством.

13. Способ по п. 9, отличающийся тем, что азимут режущего элемента бурильного наконечника в плоскости его вращения определяют путем слежения за текущим углом поворота наружного конца бурильной колонны, вращаемой приводным устройством.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что азимут режущего элемента бурильного наконечника в плоскости его вращения определяют путем обработки сигналов от бурильного наконечника, несущих информацию об азимуте режущего элемента бурильного наконечника в плоскости его вращения.

15. Способ по п. 9, отличающийся тем, что бурильная колонна состоит из нескольких бурильных штанг, которые при бурении последовательно присоединяют к бурильной колонне на приводном устройстве вне скважины, причем этот способ предусматривает измерение действительного азимута режущего элемента бурильного наконечника после присоединения к бурильной колонне новой бурильной штанги, с последующим определением азимута режущего элемента бурильного наконечника в плоскости его вращения путем слежения за текущим углом поворота наружного конца бурильной колонны, вращаемой приводным устройством.

16. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он предусматривает циклическое выполнение следующих приемов: поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой, когда режущий элемент находится на дуге резания, пересекаемой лучом заданного направления отклонения бурильного наконечника, снятия продольно направленной силы с бурильного наконечника и отвода бурильного наконечника назад, когда режущий элемент находится вне дуги резания, таким образом, чтобы на боковой стенке скважины образовывалась наклонная поверхность невыбуренного материала, которая расположена практически диаметрально противоположно заданному направлению отклонения бурильного наконечника, возобновления поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой с продвижением бурильного наконечника вперед в продольном направлении, когда режущий элемент снова находится на дуге резания, для отклонения бурильного наконечника от прямой линии в заданном направлении за счет противодействия бурильному наконечнику поверхностей материала, в котором ведется бурение, являющихся стенками скважины.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он предусматривает продвижение вперед бурильного наконечника по прямой линии путем приведения бурильного наконечника во вращение с его одновременным продольно направленной силой.

18. Бурильная установка для бурения скважин в материалах, содержащая бурильную колонну, на конце которой установлен бурильный наконечник, находящийся внутри скважины, приводное устройство, расположенное вне скважины для приведения в движение наружного конца бурильной колонны, отличающаяся тем, что приводное устройство имеет первый привод, приводящий бурильную колонну во вращение относительно оси вращения, совпадающей с продольной осью бурильной колонны, и второй привод, перемещающий бурильный наконечник вперед и назад в продольном направлении, причем бурильный наконечник содержит режущий элемент, смещенный относительно оси вращения, устройство управления, предназначенное для продвижения бурильного наконечника вперед в заданном направлении с его отклонением от прямой линии путем включения в действие первого и второго приводов для поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой, когда режущий элемент движется по дуге резания, пересекаемой лучом заданного направления отклонения бурильного наконечника от прямой линии, переключения режима работы второго привода для отвода бурильного наконечника назад, когда режущий элемент находится вне дуги резания, переключения режима работы второго привода для повторного поджатия бурильного наконечника продольно направленной силой с продвижением бурильного наконечника вперед в продольном направлении, когда режущий элемент снова находится на дуге резания.

19. Бурильная установка по п. 18, отличающаяся тем, что режущий элемент расположен на бурильном наконечнике так, чтобы выбуривать материал в конце скважины, оставляя при этом часть материала, образующую наклонную поверхность на боковой стенке, которая расположена диаметрально противоположно заданному направлению отклонения бурильного наконечника.

20. Бурильная установка по п. 19, отличающаяся тем, что бурильная колонна имеет элемент со скошенной поверхностью, расположенный на ней сбоку и предназначенный для взаимодействия с наклонной поверхностью с целью отклонения бурильного наконечника от прямой линии в заданном направлении во время продвижения бурильного наконечника вперед в продольном направлении.

21. Бурильная установка по п. 18, отличающаяся тем, что при отведении бурильной колонны вторым приводом назад и при ее продвижении вперед первый привод вращает бурильную колонну непрерывно.

22. Способ по п. 1, отличающийся тем, что он предусматривает непрерывное вращение бурильного наконечника во время его отвода назад.

23. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при отведении бурильного наконечника назад и при его продвижении вперед бурильный наконечник вращают непрерывно.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что бурильный наконечник вращают с постоянной скоростью.