SU802507A1 - Компоновка низа бурильной колонны - Google Patents

Description

(54) КОМПОНОВКА НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ

I

Изобретение относитс  к буровой технике , а именно к техническим средствам дл  предупреждени  искривлени  ствола скважины преимущественно при роторном способе бурени .

Известно устройство низа бурильной колонны (СТД) дл  турбинного бурени  с одновременным вращением устройства ротором содержащий долото, турбобур, эксцентрично расположенный в стволе скважины и калибраторы , один из которых установлен над долотом, а другой - над турбобуром 1.

В процессе бурени  вращение указанного устройства, ротором приводит к движению его вокруг оси ствола скважины, что позвол ет мен ть направление поперечной составл ющей вектора силы, приложенной к долоту, и сводить к минимуму ее вли ние на процесс искривлени  ствола скважины.

Однако эксцентричное положение нагрузки к его верхнему концу приводит к перекосу калибраторов в стволе Скважины и дополнительной деформации устройства.

Известен калибратор, включающий корпус и калибрующ е элементы с установленными .ежду ними угфугими звень ми 2.

Благодар  тому, что в процессе калибровани  оба конца калибрующего элемента и его средн   часть одновременно взаимодействуют со стенкой скважины, достигаетс  более равномерное распределение нагрузки по рабочей поверхности калибрующего элемента и практически равномерный ее износ , что повышает долговечность работы калибратора и уменьшает боковое подбуривание ствола скважины.

Известна компоновка низа бурильной колонны дл  роторного бурени , включающа  долото, ут желенную бурильную трубу (УБТ) с верхним и нижним калибраторами, каждый из которых состоит из корпуса и калибрующих элементов 3.

Недостатком указанной компоновки  вл етс  возможность вращени  УБТ вокруг собственной оси в процессе бурени , а также перекос калибраторов в стволе скважины вследствие изгиба бурнтельной колонны.

Вращение УБТ вокруг собственной оси обуславливает посто нное направление поперечной составл ющей вектора силы, приложенной к долоту (плоскости и.гиба УБТ),

что  вл етс  одной из причин отклонени  ствола скважины от вертикали.

Перекос калибраторов вызывает интенсивное боковое подбуривание ствола скважины верхней и нижней кромками калибрующей поверхности, что приводит к перекосу компоновки и отклонению скважины от вертикали.

Цель изобретени  - предупреждение искривлени  ствола скважины при использовании калибраторов с упругими звень ми.

Указанна  црль достигаетс  тем, что каждый калибратор снабжен упорами, установленными между его корпусом и калибрующими элементами и расположенными напротив упругих звеньев в диагональных секторах, образованных двум  взаимно перпендикул рными плоскост ми, проход щими через середину калибратора, причем упоры и упругие звень  одного калибратора относительно другого расположены зеркально .

Компоновка низа бурильной колонны схематично показана на чертеже.

Компоновка низа бурильной колонны состоит из долота 1, ут желенной бурильной трубы (УБТ) 2, верхнего и нижнего калибраторов , установленных на концах УБТ. С корпусом 3 каждого калибратора с помощью щарнира 4 соединены калибрующие элементы 5, а между корпусом 3 и калибрующими элементами 5 расположены упругие звень  6 и упоры 7. При этом упоры 7 и упругие звень  6 размещены в диагональных секторах, образованных двум  взаимно перпендикул рными плоскост ми, проход щими через середину калибратора. Упоры и упругие звень  одного калибратора относительно другого расположены зеркально. Устройство соедин етс  с выщерасположенной бурильной колонной 8 через корпус верхнего калибратора.

Компоновка работает следующим образом .

При приложении осевой нагрузки на долото устройство находитс  под действием собственного веса и веса сжатой части бурильной колонны, расположенной над устройством . Если длина сжатой части бурильной колонны достигает критического значени , колонна тер ет устойчивость. При этом нижний конец колонны, соединенный с верхним калибратором устройства, может повернутьс  совместно с корпусом калибратора либо в направлении упоров 7, либо в направлении упругих звеньев 6.

Первое направление движени  соответствует повороту против часовой стрелки, а второе - по часовой стрелке.

Движению в первом направлении преп тствуют упоры, которые создают жесткое закрепление нижнего конца бурильной колонны 8. Повороту нижнего конца бурильной колонны по часовой стрелке преп тствуют упругие звень  6 верхнего калибратора.

жесткость которых выбираетс  много меньще жесткости УБТ устройства. По этой причине закрепление нижнего конца бурильной колонны, соедин емого с верхним калибратора устройства,  вл етс  упругим, и поворот нижнего конца бурильной колонны происходит по часовой стрелке, так как в этом случае требуетс  меньща  затрата энергии на изгиб бурильной мащины.

Поскольку нижний конец бурильной колонны 8 соединен через корпус 3 верхнего

калибратора с УБТ 2 устройства, верхний конец УБТ повернетс  также по часовой стрелке. Нижний конец УБТ повернетс  в плоскости чертежа против часовой стрелки, поскольку упоры 7 и упругие звень  6 верхнего и нижнего калибраторов относительно друг друга расположены зеркально. При повороте устройства на 180° направление изгиба мен етс  на противоположное.

В случае приложени  к устройству крут щего момента положение упоров 7 и уп ругих звеньев 6 за каждую половину оборота устройства мен етс  на противоположное. При этом возможны два вида движени  УБТ - вокруг собственной оси и вокруг оси ствола скважины.

JВращение вокруг собственной оси УБТ

св зано с приложением за каждый оборот изгибающего момента к нижнему концу бурильной колонны 8 дл  преодолени  упругих сил деформации, т. е. дополнительными энергетическими затратами. По этой причине при вращении устройства в стволе скважины будет реализовыватьс  тот вид движени , при котором затрачиваетс  минимум энергии, т. е. движение УБТ вокруг оси ствола скважины.

В результате этого суммарное значение поперечной составл ющей силы, приложенной к долоту, за один оборот в вертикальном стволе скважины будет равно нулю, а щарнирное соединение 4 между калибрующими элементами 5 и корпусом калибратора

0 3 обеспечивает равномерное распределение давлени  по площади контакта элемента (возможность применени  высоких осевых нагрузок на долото ) и ствола скважины, сводит к минимуму боковое подбуривание скважины, а следовательно, перекос устройства в процессе бурени .

Таким образом, конструкци  устройства создает услови  дл  предупреждени  искривлени  ствола скважины и получени  высоких скоростных показателей бурени . 0 Экономический эффект от применени  данного устройства получаетс  за счет проводки ствола скважины, близкого к вертикали , т. е. за счет улучщени  качественных показателей (отсутствие резких перегибов ствола скважины, отсутствие работ по коррекции направлени  скважины в пространстве , улучщение условий последующей ее эксплуатации и т, д.) при высоких техникоэкономических показател х бурени .

Claims (3)

1. Формула изобретения

   Компоновка низа бурильной колонны, содержащая долото, утяжеленную бурильную трубу с верхним и нижним калибраторами, каждый из которых состоит из корпуса и калибрующих элементов, отличающаяся ^s тем, что, с целью предупреждения искривления ствола скважины при использовании калибраторов с упругими звеньями, каждый калибратор снабжен упорами, установленными между его корпусом и калибрующими ₁₀ элементами и расположенными напротив упругих звеньев в диагональных секторах, образованных двумя взаимно перпендикуляр ными плоскостями, проходящими через середину калибратора, причем упоры и упругие звенья одного калибратора относительно другого расположены зеркально.

   Источники информаций, принятые во внимание при экспертизе

   1. Беляев В. М. и др. Компоновки нижней части бурильной колонны. М., ВНИИОЭНГ, 1972, с.’23.
2. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2523707, кл. Е 21 В 9/02, 1977.
3. 3. Беляев В. М. и др. Компоновки нижней части бурильной колонны, М., ВНИИОЭНГ, 1972, с. 22.