способ спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с плавсредства

Формула изобретения

СПОСОБ СПУСКА И НАРАЩИВАНИЯ ДВОЙНОЙ КОЛОННЫ ТРУБ ПРИ БУРЕНИИ С ПЛАВСРЕДСТВА, включающий первоначальный спуск до дна акватории наружной колонны с башмаком, последующий спуск в нее внутренней колонны с ударником до упора его в башмак, сборку наращиваемой секции двойной колонны установкой промывочной головки и наращиваемых внутренней и наружной труб на ведущей трубе с керноотводящей головкой и соединение наращиваемой секции с опущенной двойной колонной, отличающийся тем, что, с целью сокращения затрат времени и труда на осуществление способа, спуск внутренней колонны в наружную прекращают, подвешивая ее на наружной колонне, на расстоянии ударника от башмака, равном разности между длиной ведущей трубы и высотой промывочной головки, при сборке наращиваемой секции двойной колонны наращиваемые наружную и внутреннюю трубы устанавливают вертикально, промывочную головку фиксируют на керноотводящей головке, а спуск внутренней колонны до упора ударника в башмак производят после наращивания секции двойных труб, после чего осуществляют расфиксацию промывочной и керноотводящей головок.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к способам проведения спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с гидротранспортированием керна преимущественно с плавсредств.

Известен способ спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с гидротранспортированием керна содержащий подвеску наружной и внутренней колонн и соединение секций колонн [1] .

Недостатком этого способа является практически невозможность наращивания двойной колонны труб при бурении с плавсредства из-за его качки и дрейфа. Положение оси двойной колонны труб, находящейся в скважине, - неизменно относительно оси скважины при наращивании колонны. Ось наращиваемой двойной трубы отклоняется от оси скважины в пределах дрейфа и качки плавсредства, так как наращиваемая труба установлена в мачте, которая соединена с плавсредством.

Наиболее близким к предлагаемому является способ проведения спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с плавсредства, включающий первоначальный спуск до дна акватории наружной колонны с башмаком, последующий спуск в нее внутренней трубы с ударником до упора его в башмак, сборку наращиваемой секции наружной и внутренней труб и соединение их с соответствующими трубами двойной колонны, опущенной с плавсредства [2] .

Для сборки наращиваемой секции труб ведущую трубу с керноотводящей и промывочной головками устанавливают в горизонтальное положение, с ведущей трубой соединяют внутреннюю наращиваемую трубу, а с промывочной головкой - наружную. При этом наружную трубу надевают на внутреннюю, вместе с промывочной головкой перемещают в определенное место на ведущей трубе и фиксируют при помощи специальных ключей. Далее собранную секцию поднимают в вертикальное положение и соединяют с внутренней колонной, упирающейся ударником в башмак наружной колонны. После этого снимают специальный ключ, установленный на внутренней трубе наращиваемой секции, наружную трубу с промывочной головкой опускают до упора в опущенную с плавсредства наружную колонну труб, соединяют их, снимают второй специальный ключ, соединяют звено шланга промывочной головки с нагнетательной линией насоса и начинают бурение.

Недостатки указанного способа - большие затраты времени и физического труда рабочих на выполнение спуска и наращивания двойной колонны труб. Обусловлено это несовершенством способа сборки наращиваемой секции внутренней и наружной труб и необходимостью выполнения большого количества трудоемких вспомогательных операций для его осуществления (отвод тяжелой ведущей трубы из вертикального положения в горизонтальное и последующее ее возвращение с наращиваемыми внутренней и наружной трубами в вертикальное, фиксация положения ведущей трубы стопорными болтами, установка и последующее снятие с наращиваемых труб специальных ключей и т. д. ).

В известном способе сборку наращиваемой секции осуществляют в горизонтальном положении на палубе плавсредства. При этом на внутреннюю трубу длиной несколько метров и соединенную с ней ведущую трубу надевают практически вручную такой же длины наружную трубу. Операция эта трудоемкая, так как трубы для ударного бурения обычно толстостенные (масса 1 м трубы диаметром 168 мм с толщиной стенки 10 мм составляет 39 кг). Кроме того, для надевания в горизонтальном положении одной трубы на другую необходимо, чтобы длина палубы плавсредства была не меньшей суммы длин трех труб: ведущей и наращиваемых внутренней и наружной, но размеры палубы многих плавсредств ограничены, поэтому ограничены и длины наращиваемых труб. Чем короче длины наращиваемых труб, тем большее количество наращиваний необходимо выполнить, что требует больших затрат времени и труда.

Целью изобретения является сокращение затрат времени и труда на проведение спуска и наращивания двойной колонны труб.

Поставленная цель достигается тем, что в способе спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с плавсредства, включающем первоначальный спуск до дна акватории наружной колонны с башмаком, последующий спуск в нее внутренней колонны с ударником до упора его в башмак, сборку наращиваемой секции двойной колонны установкой промывочной головки и наращиваемых внутренней и наружной труб на ведущей трубе с керноотводящей головкой и соединение наращиваемой секции с опущенной двойной колонной (наращивание), спуск внутренней колонны в наружную прекращают, подвешивая ее на наружной колонне, на расстоянии ударника от башмака, равном разности между длиной ведущей трубы и высотой промывочной головки, при сборке наращиваемой секции двойной колонны наращиваемые наружную и внутреннюю трубы устанавливают вертикально, промывочную головку фиксируют на керноотводящей головке, а спуск внутренней колонны до упора ударника в башмак производят после наращивания секции двойных труб, после чего осуществляют расфиксацию промывочной и керноотводящей головок.

Сборка наращиваемой секции в вертикальном положении составляющих ее элементов позволяет эффективно осуществлять ее при размерах палубы плавсредства, значительно меньших суммарной длины наращиваемых труб. Сборка секций из труб большей длины сокращает количество наращиваний и, следовательно, затраты труда и времени на наращивание.

Фиксация промывочной головки на керноотводящей уменьшает количество трудоемких вспомогательных операций при наращивании двойной колонны, в частности исключает необходимость постановки и снятия при каждом наращивании громоздких специальных ключей, удержания на подвесе практически за счет силы рабочего персонала наружной наращиваемой трубы с промывочной головкой при соединении их с двойной колонной.

Спуск внутренней колонны до упора ударника в башмак после наращивания секции двойных труб облегчает расфиксацию промывочной и керноотводящей головок, так как при упоре ударника в башмак механизм фиксации освобождается от воздействия на него сил тяжести труб наращиваемой секции. Расфиксация необходима, так как бурение возможно только при расфиксированных промывочной и керноотводящей головках.

Подвеска внутренней колонны на наружной на расстоянии ударника от башмака, равном разности между длиной ведущей трубы и высотой промывочной головки, позволяет осуществлять наращивание двойной колонны труб с использованием процессов фиксации и расфиксации промывочной и керноотводящей головок. Процессы фиксации и расфиксации облегчают выполнение наращивания и спуска двойной колонны труб.

Таким образом, все перечисленные отличительные признаки обеспечивают сокращение затрат времени и труда на спуск и наращивание двойной колонны труб и являются неотъемлемой частью предлагаемого способа.

Проведенный заявителем поиск по научно-техническим и патентным источникам информации позволили выявить отличительные признаки в данном способе. Следовательно, заявленный способ удовлетворяет критерию изобретения "новизна".

На фиг. 1 изображено положение наружной и подвешенной на ней внутренней колонн после их раздельного спуска до дна акватории; на фиг. 2 - положение наращиваемой секции при соединении ведущей трубы с внутренней наращиваемой трубой; на фиг. 3 - положение наращиваемой секции при соединении промывочной головки с наружной наращиваемой трубой; на фиг. 4 - положение двойной колонны при соединении с ней внутренней трубы наращиваемой секции; на фиг. 5 - положение двойной колонны при соединении с ней наружной трубы наращиваемой секции; на фиг. 6 - положение двойной колонны при постановке ударника на башмак и расфиксированных промывочной и керноотводящей головках (положение при бурении).

Способ предназначен для проведения спуска и наращивания двойной колонны бурильных труб, которая включает наружную колонну труб 1 с башмаком 2, внутреннюю колонну труб 3 с ударником 4, наращиваемую секцию двойной колонны, содержащую наружную трубу 5, внутреннюю трубу 6, ведущую трубу 7, с которой жестко соединена керноотводящая головка 8, и промывочную головку 9, насаженную на ведущую трубу 7 с возможностью поступательного по ней перемещения. На промывочной головке 9 установлен механизм фиксации 10, соединяющий при наращивании двойной колонны труб промывочную головку 9 с керноотводящей головкой 8 и исключающий осевое перемещение наружной трубы 5 вниз относительно внутренней трубы 6.

Способ спуска и наращивания двойной колонны труб при бурении с плавсредств осуществляют следующим образом.

Через проем плавсредства производят спуск наружной колонны труб 1 с башмаком 2 через водную толщу до упора башмака 2 в породы дна акватории. Для предотвращения самопроизвольного погружения колонны труб 1 с течением времени в слабые грунты дна верхний конец этой колонны подвешивают на палубе плавсредства с помощью известных устройств, например хомутов (плавсредство и хомут не показаны). В наружную колонну труб 1 опускают внутреннюю колонну труб 3 с ударником 4 и подвешивают ее на наружной колонне также при помощи известных устройств, например подкладной вилки (см, фиг. 1). Причем подвешивают внутреннюю колонну на наружной так, чтобы между ударником 4 и башмаком 2 оставалось расстояние А, равное разности между длиной В ведущей трубы 7 и высотой С промывочной головки 9 (А= В-С). Это расстояние образуется за счет разности специально подобранных длин первых от низа наружной и внутренней труб двойной колонны: наружная труба длиннее внутренней трубы с ударником на величину, равную разности между длиной ведущей трубы и высотой промывочной головки. Длины всех последующих труб наружной и внутренней колонн, в том числе труб наращиваемых секций, попарно одинаковы.

Затем собирают наращиваемую секцию двойной колонны. Для этого на плавсредстве устанавливают вертикально наружную 5 и внутреннюю 6 наращиваемые трубы. Их устанавливают в специальные кассеты отдельно одна от другой или коаксиально, т. е. внутренняя в наружной. Кассеты могут вмещать по несколько пар наращиваемых труб. Далее промывочную головку 9, насаженную на ведущую трубу 7, фиксируют на керноотводящей головке 8 при помощи механизма фиксации 10, ведущую трубу 7 вывешивают на тросе буровой лебедки плавсредства над верхним концом внутренней трубы 6 наращиваемой секции (см. фиг. 2). Ведущую трубу 7 соединяют с внутренней трубой 6 наращиваемой секции и их вместе опускают в наружную трубу 5 наращиваемой секции до соприкосновения с ней промывочной головки 9 (см. фиг. 3). Последнюю соединяют с наружной трубой 5 наращиваемой секции и всю секцию вывешивают на тросе буровой лебедки плавсредства над верхним концом опущенной до дна акватории двойной колонны труб. При этом нижний конец внутренней трубы 6 наращиваемой секции выступает из наружной трубы 5 и его соединяют с внутренней колонной труб 3 (см. фиг. 4).

Далее внутреннюю колонну труб 3 освобождают от подвески на наружной колонне труб 1 и вместе с наращиваемой секцией опускают до соприкосновения нижнего конца наружной трубы 5 с верхним концом наружной колонны (см. фиг. 5). Трубы 5 и 1 соединяют, ведущую трубу 7 вместе с внутренней колонной опускают до упора ударника 4 в башмак 2 и производят расфиксацию промывочной головки 9 с керноотводящей головкой (см. фиг. 6). Процесс расфиксации осуществляется беспрепятственно, так как при упоре ударника 4 в башмак 2 механизм фиксации 10 освобождается от воздействия на него сил тяжести труб наращиваемой секции. Конструкция и принцип работы механизма фиксации 10 зависят от конструкций промывочной 9 и керноотводящей 8 головок.

После расфиксации промывочной и керноотводящей головок в кольцевой зазор между внутренней и наружной колоннами труб подают через промывочную головку от насоса очистной агент, например морскую воду, и осуществляют бурение скважины путем приподнятия и сбрасывания (расхаживания) внутренней колонны труб 3 на башмак 2 наружной колонны труб 1. Башмак 2 под действием наносимых по нему ударов разрушает породы и погружается в них, вовлекая за собой колонну труб 1.

После углубки скважины в рейсе на величину рабочего замера производят наращивание двойной колонны труб. Для этого прекращают расхаживание внутренней колонны труб 1 и подачу очистного агента в кольцевой зазор двойной колонны. От наружной колонны труб 1 отсоединяют промывочную головку 9 и фиксируют ее на керноотводящей головке 8 при помощи механизма фиксации 10. Далее приподнимают внутреннюю колонну на длину ведущей трубы 7 и подвешивают на наружной колонне при помощи подкладной вилки. При этом и при всех последующих наращиваниях между ударником 4 и башмаком 2 образуется зазор, величина которого равна разности между длиной ведущей трубы и высотой промывочной головки. Затем ведущую трубу 7 отсоединяют от внутренней колонны труб 3 и вместе с промывочной головкой 9, зафиксированной на керноотводящей головке 8, вывешивают над приготовленными для наращивания вертикально установленными внутренней и наружной трубами. Дальнейшая сборка наращиваемой секции и процесс наращивания двойной колонны труб после очередного рейса выполняются по описанной схеме.

По окончании бурения скважины из нее извлекают двойную колонну труб в следующей последовательности. От наружной колонны труб 1 отсоединяют промывочную головку 9 и фиксируют ее на керноотводящей головке 8 при помощи механизма фиксации 10. Затем приподнимают внутреннюю колонну на длину ведущей трубы 7 и подвешивают на наружной колонне. Ведущую трубу 7 отсоединяют от внутренней колонны труб 3 и вместе с промывочной головкой 9, зафиксированной на керноотводящей головке 8, устанавливают в ее штатное место нар плавсредстве. После этого из скважины извлекают по известным схемам раздельно внутреннюю и затем наружную колонны труб, разбирая их на отдельные секции.

Заявленный способ существенно сокращает затраты времени и труда на спуск и наращивание двойной колонны труб, так как при выполнении этих операций обеспечивается возможность соблюдения следующих условий: подвеска внутренней колонны на наружной с определенным зазором между ударником первой и башмаком второй, фиксация и расфиксация промывочной и керноотводящей головок, сборка наращиваемой секции труб в вертикальном положении. Ускорение спуска и наращивания двойной колонны труб обеспечивает получение экономического эффекта.

В настоящее время на акваториях Японского моря проводятся экспериментальные исследования по отработке предлагаемого способа спуска и наращивания двойной колонны труб, применяемой при бурении с плавсредств с гидротранспоpтированием керна.