Устройство для стабилизации отклонителя

 

Изобретение относится к бурению глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к устройством для ориентирования и стабилизации двигателя-отклонителя. Сущность изобретения заключается в том, что устройство включает в себя долото, двигатель-отклонитель с узлом фиксации, причем узел фиксации выполнен в виде опорной трубы с шарниром пространственного типа, последний расположен между двигателем-отклонителем и опорной трубой, длина которой определяется расчетным путем. Изобретение позволяет осуществлять проводку скважины с минимальными отклонениями от проектного профиля. 1 ил.

Устройство для стабилизации отклонителя относится к области бурения глубоких нефтяных и газовых скважин и может быть использовано для ориентирования и стабилизации забойного двигателя-отклонителя.

Известно устройство, включающее долото, опорный элемент в виде центратора или децентратора, объемный гидравлический двигатель, расположенный над забойным двигателем фиксирующий узел с гидравлически выдвигающимися в противоположную от действия нижнего децентратора сторону опорно-центрирующими элементами (1). Фиксирующий узел предназначен для смещения от оси скважины верхней части забойного двигателя и исключения его поворота.

Известное устройство предназначено для бурения искривленных участков ствола скважины. При создании осевой нагрузки на долото происходит продольный изгиб корпуса объемного гидравлического двигателя, что способствует интенсивному врезанию опорно-центрирующих элементов устройства в стенки скважины. При этом существенно затрудняется перемещение бурильной колонны в направлении бурения.

Известно устройство для стабилизации положения отклонителя в процессе бурения наклонных участков ствола скважины, включающее долото, забойный двигатель-отклонитель, узел фиксации отклонителя относительно стенки скважины, утяжеленные бурильные трубы (2). Узел фиксации отклонителя содержит корпус, гидравлический узел с выдвигающимися элементами в виде шарошек армированных твердосплавными зубками.

Недостаток данного устройства заключается в низкой фиксирующей способности шарошек, особенно в рыхлых горных породах. Под действием реактивного момента на долоте и крутильных колебаний нижней части бурильной колонны отклонитель может повернуться вокруг своей оси в сторону действия реактивного момента на двигателе-отклонителе. При этом ствол скважины отклоняется от проектного направления.

Задача изобретения - повышение точности выполнения проектного профиля скважины за счет стабилизации двигателя-отклонителя в направлении искривления ствола скважины.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для стабилизации отклонителя, включающем двигатель-отклонитель с узлом фиксации и долото, узел фиксации выполнен в виде опорной трубы с шарниром пространственного типа, расположенного между двигателем-отклонителем и опорной трубой, длина которой выбирается из соотношения: где L, d - длина и диаметр опорной трубы соответственно, м; R - радиус кривизны ствола скважины, м; D - диаметр долота, м; Q - поперечная составляющая веса единицы длины опорной трубы, кН/м; EJ - жесткость на изгиб опорной трубы, кН/м².

Сущность изобретения заключается в следующем. Благодаря выполнению узла фиксации в виде опорной трубы с шарниром пространственного типа, расположенного между двигателем- отклонителем и опорной трубой, длина которой выбирается из соотношения [1], достигается ориентация двигателя-отклонителя с долотом в направлении искривления скважины и обеспечивается процесс проводки направленного ствола с минимальным отклонением от проектного профиля.

На чертеже изображен общий вид-схема предложенного устройства для стабилизации отклонителя, включающего долото 1, двигатель-отклонитель 2, узел фиксации, состоящий из шарнира пространственного типа 3 и опорной трубы 4, которая жестко связана с колонной бурильных труб 5.

Работа устройства для стабилизации отклонителя осуществляется следующим образом.

В зависимости от проектного радиуса кривизны ствола скважины и диаметра долота 1 выбирается и устанавливается в сборе с шарниром пространственного типа 3 опорная труба 4, длина которой определяется из соотношения [1].

Опорная труба 4 с расчетной длиной ориентирует двигатель-отклонитель 2 с долотом 1 в направлении искривления скважины, занимая положение, при котором ее нижняя часть опирается на стенку скважины в т. A, средняя часть в т. B, а верхняя в т. C (фиг. 1). При бурении возникает реактивный момент двигателя-отклонителя 2, под действием которого последний стремится повернуться вокруг своей оси. Повороту двигателя-отклонителя 2 препятствует опорная труба 4, которая фиксирует шарнир пространственного типа 3 в т. A. Исходя из жесткостных характеристик опорной трубы 4, диаметра и расчетной длины исключен ее изгиб в наиболее нагруженном сечении (соответствует т. B фиг. 1) в результате действия реактивного момента двигателя-отклонителя 2.

Опорная труба 4 не препятствует продвижению бурильной колонны 5 в направлении бурения.

Устанавливаемый между двигателем-отклонителем 2 и опорной трубой 4 шарнир пространственного типа 3 снижает силы сопротивления при перемещении бурильной колонны 5 в стволе скважины во время спуско-подъемных операций.

Устройство для стабилизации отклонителя позволит осуществлять проводку скважины с минимальными отклонениями от проектного профиля, что позволит значительно сократить финансовые затраты на строительство скважины и увеличит межремонтный период на этапе эксплуатации.

Источники информации: 1. Пат. США 3561549, МКИ E 21 В 7/06, НКИ 175/76.

2. А.С. СССР 294923, МКИ E 21 В 7/10.

Формула изобретения

Устройство для стабилизации отклонителя, включающее долото, двигатель-отклонитель с узлом фиксации, отличающееся тем, что узел фиксации выполнен в виде опорной трубы с шарниром пространственного типа, причем последний расположен между двигателем-отклонителем и опорной трубой, длина которой выбирается из соотношения
где L, d - длина и диаметр опорной трубы соответственно, м;
R - радиус кривизны ствола скважины, м;
D - диаметр долота, м;
Q - поперечная составляющая веса единицы длины опорной трубы, кН/м;
EL - жесткость на изгиб опорной трубы, кНм².

РИСУНКИ

Рисунок 1