устройство для бурения скважин на дне моря

Формула изобретения

Устройство для бурения скважин, включающее установленный в башмаке колонны труб вставной забойный двигатель, корпус которого в рабочем положении зафиксирован от проворота относительно колонны труб, присоединенный к валу двигателя пилотный породоразрушающий инструмент и установленный на башмаке расширитель, отличающееся тем, что колонна выполнена из обсадных труб, а расширитель установлен на башмаке с возможностью свободного вращения на упорно-радиальном подшипнике.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области бурения скважин, а именно, к устройствам для бурения скважин с одновременным спуском обсадных колонн.

Известно устройство для бурения скважин, включающее колонну труб, к башмаку которой присоединен расширитель, гидравлический вставной забойный двигатель, корпус которого в рабочем положении фиксируется внутри колонны труб, пилотное долото, присоединяемое к валу двигателя (авт. св. СССР N 395557, E 21 B 4/00).

Недостатком устройства является невозможность нагружения породоразрушающих элементов достаточно высокими нагрузками. Колонна труб исключена из процесса нагружения породоразрушающих элементов осевой нагрузкой в процессе работы забойного двигателя.

Изобретение направлено на решение задачи по повышению эффективности бурения. Использование изобретения позволяет обеспечить дополнительное нагружение породоразрушающих элементов осевой нагрузкой и одновременно исключить вращение колонны труб, в качестве которых используются обсадные трубы.

Для этого в устройстве для бурения скважин на дне моря, включающем колонну труб, к башмаку которой присоединен расширитель, гидравлический вставной забойный двигатель, корпус которого в рабочем положении фиксируется внутри колонны труб, пилотное долото, присоединенное к валу двигателя, колонна труб состоит из обсадных труб, а расширитель присоединен к колонне труб посредством упорно-радиального подшипника.

Соединение расширителя и колонны труб посредством упорно-радиального подшипника позволяет передавать осевую нагрузку на породоразрушающие элементы (расширитель) от колонны труб, исключая вращение последней, что предотвращает ее вывод из строя в случае использования обсадных труб.

На чертеже изображено устройство для бурения скважин в продольном разрезе.

На нижнюю резьбу 1 башмака 2 колонны труб (на чертеже не показана) крепится расширитель, имеющий консольно закрепляемые в траверсе 3 шарошки 4 на лапах 5. Расширитель снабжен вертлюжным упорно-радиальным подшипником 6, позволяющим расширителю свободно вращаться относительно колонны, состоящей из обсадных труб. Зазор, образованный внутренней цилиндрической поверхностью вращающихся обойм вертлюжного подшипника 6 и наружной цилиндрической поверхностью статорных обойм того же подшипника, уплотняется сальником 7. Траверса 3 расширителя крепится на переводнике, имеющем коническое седло 8.

Колонна труб спускается в морскую толщу воды вместе с закрепленным на резьбе 1 расширителем (который может быть как шарошечным, так и алмазным и с комбинированным вооружением).

В положении "над дном" моря, на удалении от него 1 10 м в колонку сбрасывается гидравлический вставной забойный двигатель. Его корпус 9 имеет габаритный наружный диаметр на 3 5 мм меньший, чем внутренний диаметр обсадной трубы. Вал 10 двигателя имеет на своем конце переводник 11, к которому крепится пилотное долото 12, наружный диаметр которого на 2 3 мм меньше проходного диаметра конического седла 8.

Переводник 11 имеет соответствующую коническому седлу 8 ответную коническую поверхность.

Верхний переводник 13 корпуса 9 гидравлического забойного двигателя имеет привулканизированное к нему манжетное уплотнение 14, выполненное из упругого материала (например, из армированной резины).

После того, как двигатель сброшен в колонну, на верх колонны наворачивается промывочная головка (на чертеже не показана), включаются насосы и потоком воды гидравлический двигатель доводится до упора переводника 11 в коническое седло 8. При этом происходит самоуплотнение упругой манжеты уплотнения 14.

Корпусной переводник 13 двигателя 9 имеет закрепленную в нем головку 15. Если двигатель нужно извлечь из колонны для смены пилотного долота 12, то головка 15 захватывается канатным овершотом и при отвернутой промывочной головке двигатель извлекается из колонны.

Работа устройства

После того, как включаются насосы и манжетное уплотнение 14 воспринимает на себя перепад давления, срабатываемый в двигателе и пилотном долоте 12, между ними и внутренней поверхностью колонны возникает распорное усилие, достаточное для того, чтобы удержать корпус 9 двигателя от вращения под действием возникающего на нем реактивного вращающего момента. Вал 10 двигателя начинает вращаться, вращая закрепленное на нем пилотное долото 12 и через переводник 11 и коническое седло 8 расширитель. Осуществляется процесс заглубления колонны в дно моря в один прием на 25 30 м (без вращения колонны труб).

Затем насосы останавливаются; промывочная головка отворачивается и колонна труб наращивается.

Промывочная головка снова наворачивается на колонну труб и процесс углубления колонны в дно моря продолжается.

После того, как заданная глубина погружения колонны в дно моря достигнута, насосы выключаются, промывочная головка отворачивается, в колонну сбрасывается канатный овершот, захватывающий головку 15, и двигатель с пилотным долотом 12 извлекается из колонны. Далее, если необходимо, колонна цементируется на дне моря.

При дальнейшем углублении скважины (уже с применением глинистого раствора) коническое седло 8 расширителя разбуривается долотом, которым происходит дальнейшее углубление скважины. Металл, из которого выполняется седло 8, выбирается с таким расчетом, чтобы он мог легко разбуриваться существующими типами долот.

Лучшим вариантом осуществления является его выполнение из алюминиевого сплава.