направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны

Формула изобретения

Направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны, содержащая долото, центратор с упругими опорными планками, диаметр которого превышает диаметр долота, и удлинитель, отличающаяся тем, что диаметр центратора определен из следующего соотношения:

D_ц > D_d + 2mg/f,

где D_ц, D_d диаметры центратора и долота, м;

m масса направляющей штанги, кг;

g ускорение свободного падения, м/с²;

f жесткость упругих опорных планок, H/м.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении вертикальных и наклонно направленных скважин.

Известна направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны, содержащая долото, калибратор и удлинитель [1]

Недостатки данного решения проявляются в том случае, если диаметр скважины увеличивается относительно диаметра долота, тогда калибратор не обеспечивает совмещения оси конца направляющей штанги с долотом с осью скважины. В результате не выдерживается расчетное направление бурения.

Наиболее близким по технической сущности техническим решением является направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны, содержащая долото, центратор с упругими опорными планками и удлинитель [2]

Ввиду того, что отсутствует взаимоувязывание между параметрами центратора и направляющей штанги, в процессе бурения возможна ситуация, когда центратор не удержит ось долота на оси скважины, то есть, направляющая штанга займет нерасчетное положение. Таким образом, изменится направление бурения скважины.

Изобретение направлено на повышение точности проводки скважин и обеспечивает расчетное положение направляющей штанги относительно оси скважины за счет выбора оптимальных параметров центратора.

Это достигается тем, что в направляющей штанге компоновки низа бурильной колонны, содержащей долото, центратор с упругими опорными планками, диаметр которого больше диаметра долота, удлинитель, центратор имеет наружный диаметр, определяемый из соотношения:



где Дц, Дd диаметры соответственно центратора в свободном состоянии и долота, м:

m масса направляющей штанги, кг;

g ускорение свободного падения, м/с²;

f жесткость упругих опорных планок, Н/м.

На чертеже схематично изображена направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны.

Направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны содержит удлинитель 1 с долотом 2 и установленный на удлинителе 1 центратор в виде ствола 3 и расположенного на нем с возможностью поворота на радиальной опоре (не показана) каркаса 4 с равномерно расположенными по его периметру упругими опорными планками 5. Наружный диаметр центратора в свободном состоянии определяют из соотношения:



где Дц, Дd диаметры центратора и долота соответственно, м:

m масса направляющей штанги, кг;

g ускорение свободного падения, м/с²;

f жесткость упругих опорных планок, Н/м.

Направляющая штанга работает следующим образом.

Когда направляющая штанга длиной L расположена в скважине, то опорные планки 5 каркаса 4 деформируются, а возникающая при этом упругая сила превосходит вес направляющей штанги компоновки низа бурильной колонны, что гарантирует даже при бурении горизонтальных стволов удержание оси долота 2 в центре поперечного сечения скважины.

Во время бурения, при вращении долота 2, каркас 4 взаимодействует со стенками скважины опорными планками 5, которые фиксируют его от поворота. При этом ствол 3 центратора вращается в радиальной опоре каркаса 4, а последний лишь поступательно перемещается вдоль оси скважины при ее углублении долотом 2.

Благодаря предложенному выполнению наружного диаметра центратора направляющая штанга компоновки низа бурильной колонны занимает в процессе бурения фиксированное положение, обеспечивая тем самым проводку ствола скважины по расчетной траектории.