SU1758201A1 - Колонковый набор дл направленного бурени - Google Patents

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к горной промышленности , а именно к способам бурени  скважины с отбором при разведке месторождений на твердые полезные ископаемые и воду.

Известен колонковый набор дл  направленного бурени , включающий колонковую трубу, коронку с цилиндрической внутренней поверхностью, имеющей участки с породоразрушающими элементами.

Недостатком этого устройства  вл етс  то, что в процессе бурени , особенно в анизотропных породах, происходит интенсивное естественное искривление ствола скважины из-за разрушени  керна. Дл  снижени  интенсивности искривлени  ствола используют специальные комплексы (например , ТЗ-3, Кедр-76, 59 и другие). Установка таких комплексов в скважине приводит к удорожанию буровых работ.

Целью изобретени   вл етс  снижение интенсивности искривлени  ствола скважины за счет исключени  разрушени  керна.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что, в устройстве, включающем колонковую трубу, коронку с цилиндрической внутренней поверхностью, имеющей участки с по- родоразрушающимм элементами, согласно изобретению, колонкова  труба выполнена изогнутой в одной плоскости, а участки с породоразрушающими элементами на внутренней поверхности коронки расположены симметрично по обе стороны плоскости изгиба колонковой трубы и ограничены с каждой стороны центральным углом не менее 90°, причем величина прогиба колонковой трубы не превышает половины разности диаметров последней и коронки.

Кроме того, коронка выполнена с двум  симметрично расположенными на внутренней поверхности коронки в плоскости изгиба колонковой трубы осевыми цилиндрическими проточками, радиус кри- визны каждой из которой равен радиусу внутренней рабочей поверхностью коронки .

Сущность предложени  заключаетс  в следующем.

В процессе бурени  скважины рабочий торец инструмента путем микрорезани  разрушает горную породу. Исследовани , проведенные с помощью скоростной киносъемки , работы алмазного инструмента при бурении специального блока из оптического стекла близкого по своим свойствам к горным породам VMI-IX категории по буримо- сти показали, что под действием осевой нагрузки колонкова  труба изгибаетс  и ведет к перекосу коронки. При этом разрушение забо  осуществл ют только два сектора

четырехсекторной алмазной коронки. То есть, алмазный инструмент при бурении находитс  в скважине под углом, а внутренние породоразрушающие элементы осуществл ют подрезку и разрушение керна.

Наибольшее воздействие на подрезку керна (фиг. 1) оказывают внутренние подрезные алмазы с лежачей стороны изогнутой колонковой трубы, а особенно часть

матрицы (А) в месте соединени  подрезных и объемных алмазов наиболее насыщенна  алмазами. С вис чей стороны колонковой трубы в подрезке участвуют внутренние породоразрушающие элементы верхней части

матрицы (Б) в месте соединени  подрезных алмазов с внутренней частью корпуса коронки . В св зи с этим, несмотр  на то, что изогнутый колонковый набор будет вращатьс  вокруг оси скважины, происходит

постепенный уход траектории ствола скважины в сторону от проектной, особенно в перемежающихс  по прочности породах, когда процесс подрезки и разрушени  более м гкого керна происходит более интенсивно .

Таким образом, наибольшую подрезку керна осуществл ют внутренние подрезные алмазы размещенные на противоположных сторонах по поперечной оси, котора  соедин ет середины противоположных сторон внутренних подрезных алмазов и совмещены с плоскостью изгиба колонкового набора . Поэтому авторы предлагают дл  исключени  подрезки керна выполнить на

внутренней цилиндрической поверхности коронки с противоположных сторон безалмазные участки и вертикальные проточки в матрице и корпусе коронки, колонковую трубу искривл ть в одной плоскости, а симметричные безалмазные участки и вертикальные проточки располагать в плоскости изгиба колонковой трубы.

На фиг. 1 изображена алмазна  коронка , подрезающа  керн, общий вид; на фиг. 2

- алмазна  коронка с вертикальными проточками в матрице и корпусе коронки; на фиг. 3 - торец алмазной коронки с проточками; на фиг. 4 - торец алмазной коронки без внутренних порйдоразрушающих элементов; на фиг. 5 - схема искривлени  колонковой трубы.

Схемы содержат колонковую трубу 1, корпус коронки 2, алмазосодержащую матрицу 3 разделенную на сектора 4. Причем

корпус 2 имеет проточки 5, а также сектора 6 без внутренних породоразрушающих элементов .

Бурение скважины осуществл етс  следующим образом. На поверхности осуществл ют сборку колонкового набора,

состо щего из переходника (не показан), колонковой трубы 1 и коронки 2. Изготавливают специальную алмазную коронку с секторами без внутренних породорэзруша- ющих элементов (фиг. 4). Дл  соблюдени  минимальной подрезки керна внутренними подрезными алмазами, например, дл  четы- рехсекторной коронки, достаточно иметь два противоположных сектора без внутренних породоразрушающих элементов. Далее наворачивают коронку 2 на колонковую трубу 1, а внутренние породоразрушающие элементы располагают симметрично по обе стороны плоскости изгиба, в ко горой осуществл етс  изгиб колонковой трубы по оси В-В (фиг. 5). Породоразрушающие элементы на внутренний цилиндрической поверхности коронки ограничены с каждой стороны центральным углом не менее 90°. Место изгиба колонковой трубы 1 от торца коронки 2 определ ют по формуле

(L

к н

Le

i-LklЈ4

2fGo)

(м),

где U н - длина колонковой трубы, м;

Lo в -длина полуволны бурильного вала, м;

fn - полуразность диаметров скважины и переходника, м;

fб в - прогиб бурильного вала в скважине , м;

1/2

/HEl-кн (EUe)

где ELKH, ELs в - жесткость колонкового набора и бурильного вала. Колонковую трубу 1 изгибают в расчетном месте изгиба на величину не больше разности диаметра коронки 2 и трубы 1. Ограничение величины изгиба колонковой трубы 1 св зано с возможностью размещени  ее в скважине диаметром равным диаметру коронки 2. При большем изгибе колонкова  труба 1 не впишетс  в размеры скважины.

Изогнутую колонковую трубу 1 С внутренними породораэрушающими элементами 6, расположенными симметрично по обе стороны плоскости изгиба, спускают в скважину на бурильных трубах (не показаны). Через бурильные трубы на коронку 2 передают крут щий момент, осевую нагрузку и промывочный агент. В процессе буренк  образуетс  керн, который заполн ет колонковую трубу 1. Так как колонкова  труба 1 имеет заданное направление изгиба, то и изгибатьс  она будет в этом направлении. Одновременно происходит смещение корпуса .оронки 2 от вертикальной оси строго

в направлении изгиба колонковой трубы 1 и секторов без внутренних породоразрушающих элементов б.

При использовании коронки 2 с секто- 5 рами б без внутренних породораэрушаю- щих элементов керн взаимодействует с матрицей коронки. Но так как в сектора отсутствуют алмазы, ю подрезка керна не будет.

10 В другом варианте перед сборкой колонкового набора выполн ют на внутренней поверхности двух секторов 4 и корпусе коронки 2 проточки 5 радиусом R равным радиусу керна выбуренной породы, из цен- 15 тра смещенного относительно центра коронки 2 на величину равную разнице внутреннего радиуса колонковой трубы 1 и радиуса керна (фиг. 3). Така  величина радиуса R обусловлена тем, что в процессе пере- 20 коса коронки 1 керн не должен касатьс  внутренней поверхности матрицы и корпуса коронки 1.

Изогнутую колонковую трубу 1 с ориентированными проточками 5 в коронке 2 в 25 плоскости изгиба спускают в скважину на бурильных трубах (не показаны). Через бурильные трубы на колонку 2 передают кру- т щий момент, осевую нагрузку и промывочный агент. В процессе бурени  об- 0 разуетс  керн, который заполн ет колонковую трубу 1. Так как колонкова  труба 1 имеет заданное направление изгиба, то и изгибатьс  она будет в этом направлении Одновременно происходит смещение кор- 5 пуса коронки 2 от вертикальной оси строго в направлении изгиба колонковой трубы 1 и проточек 5.

При перекосе корпуса коронки 2 керн, поступающий в колонковую трубу 1 не под- 0 резаетс  внутренними подрезными алмазами , так как между керном и корпусом коронки образован зазор (фиг. 2), Это ведет к снижению естественного искривлени  ствола скважины и сохранению столбика 5 керна, так как он незначительно взаимодействует с корпусом коронки при его перекосе .

Таким образом, включение в состав колонкового набора коронки 2 с секторами без 0 внутренних породоразрушающих элементов б и коронки 2 с проточками в секторах 5 позвол ет повысить эффективность бурени  скважин за счет снижени  естественного искривлени  скваж ин и уменьшени  5 затрат на проведение буровых работ.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Колонковый набор дл  направленного бурени , включающий колонковую трубу, коронку с цилиндрической внутренней поверхностью , имеющей участки с породораз- рушающимиэлементами, отличающий- с   тем, что, с целью снижени  интенсивности искривлени  ствола скважины за счет исключени  разрушени  керна, колонкова  труба выполнена изогнутой в одной плоскости , а участки с породоразрушающими элементами на внутренней поверхности коронки расположены симметрично по обе стороны плоскости изгиба колонковой трубы Vi ограничены с каждой стороны центральным углом не менее 90°, причем

   0

   величина прогиба колонковой трубы не превышает половины разности диаметров последней и коронки.
2. 2. Колонковый набор по п. 1, отличающийс  тем, что коронка выполнена с двум  симметрично расположенными на внутренней поверхности коронки в плоскости изгиба колонковой трубы осевыми цилиндрическими проточками, радиус кривизны каждой из которых равен радиусу внутренней рабочей поверхности коронки.

   О О

    

   0.

   фиг.З

   A,

   Фиг. 2

   Фив Л

   Фиг. 5