компоновка низа бурильной колонны для расширения ствола скважины

Формула изобретения

1. Компоновка низа бурильной колонны для расширения ствола скважины, состоящая из комплекта утяжеленных и бурильных труб, а также фрезы, имеющей ствол с размещенной на нем шарошкой, отличающаяся тем, что фреза закреплена с помощью резьбы на конце нижней утяжеленной трубы, продольная ось которой пересекается с продольной осью следующей за ней утяжеленной трубы под углом 2,5 - 7^o, при этом фреза выполнена одношарошечной, а ось вращения шарошки и ось ствола, на котором она установлена с помощью подшипников, совпадают с продольной осью нижней утяжеленной трубы, причем для исключения западания фрезы в межторцевые промежутки муфтовых соединения при спуске компоновки в обсадную колонну одношарошечная фреза снабжена протектором-слиппером, который размещен на ее наружной поверхности.

2. Компоновка по п.1, отличающаяся тем, что на утяжеленной трубе, установленной над нижней утяжеленной трубой, размещены по меньшей мере два лопастных стабилизатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к техническим средствам, используемым в составе компоновки низа бурильной колонны (КНБК), с помощью которых осуществляется расширение стволов пробуренных нефтяных и газовых скважин.

Известна и широко используется в практике строительства нефтяных и газовых скважин КНБК, включающая в себя раздвижной расширитель, закрепленный на нижнем конце утяжеленных труб бурильной колонны, которая вращается роторным столом буровой установки [1]. Главным недостатком известного технического решения является незначительное увеличение диаметра ранее пробуренного ствола скважины (примерно до 80-110 мм на сторону).

Ближайшим аналогом изобретения, т.е. прототипом может служить известная КНБК для расширения ствола скважины [2]. Известная компоновка включает комплект утяжеленных и бурильных труб, а также фрезу, имеющую ствол с размещенной на ней шарошкой.

Однако известная компоновка из-за своих конструктивных особенностей не позволяет значительно увеличивать диаметр ранее пробуренного ствола скважины.

Между тем имеется настоятельная необходимость в увеличении диаметра ствола скважины в интервале продуктивного пласта до величин порядка 2 - 2,5 м с целью повышения эффективности нефтегазоотдачи.

Задачей данного изобретения является повышение эффективности работы КНБК для расширения пробуренного ствола скважины.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что КНБК включает в себя комплект утяжеленных и бурильных труб, а также фрезу, состоящую из ствола и размещенной на нем шарошки. Фреза крепится с помощью резьбы на конце нижней утяжеленной трубы, продольная ось которой пересекается с продольной осью следующей за ней утяжеленной трубы под углом 2,5-7^o. На внешней поверхности этой (второй снизу) утяжеленной трубы установлено не менее двух лопастных стабилизаторов. Над второй снизу утяжеленной трубой размещен необходимый для роторного бурения набор тяжелого низа (утяжеленных труб) и далее бурильные трубы. Фреза выполнена одношарошечной, ось вращения шарошки и ось ствола совпадают с продольной осью нижней утяжеленной трубы. Шарошка установлена на стволе с помощью подшипников. Для исключения возможности западания фрезы в межторцевые промежутки муфтовых соединений при спуске компоновки в обсадную колонну на наружной поверхности одношарошечной фрезы установлен протектор-слиппер.

Изобретение поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показан общий вид КНБК;

- на фиг. 2 показан общий вид КНБК в обсадной колонне;

- на фиг. 3 показан общий вид одношарошечной фрезы;

- на фиг. 4 показан общий вид фрезы с надетым на нее протектором-слиппером.

Одношарошечная фреза 1 состоит из корпуса и шарошки, рабочая поверхность которой имеет характерную форму усеченного эллипсоида. Корпус фрезы 1 с помощью своей резьбовой муфты соосно закрепляется на нижнем ниппельном резьбовом конце утяжеленной трубы 2. Последняя, в свою очередь, своим верхним резьбовым муфтовым концом закрепляется на резьбовом ниппеле размещенной над ней утяжеленной трубы 3. Продольная ось утяжеленной трубы 2 составляет угол с продольной осью утяжеленной трубы 3. Величина угла укладывается в пределы диапазона значений от 2,5-7^o. На наружной поверхности утяжеленной трубы 3 (либо, если труба 3 собрана из трех кусков, соединяемых между собой на специальных резьбах, то в проставках этих резьб) устанавливаются два лопастных стабилизатора 4, назначение которых заключается в центрировании продольной оси утяжеленной трубы 3 по оси обсадной колонны 5. Над утяжеленной трубой 3 собирается обычный комплект утяжеленных 6 и далее бурильных труб (так, как это принято при роторном способе бурения).

Одношарошечная фреза 1 имеет корпус в виде полого ствола 7, ось которого совпадает с осью его резьбового муфтового конца. Шарошка 8 фрезы 1 с помощью роликовых подшипников 9 и замкового шарикового подшипника 10 фиксируется на стволе 7. Ось вращения шарошки 8 совпадает с осью ствола 7. В нижней части шарошки 8 имеется промывочный канал 11, который связывает внутреннюю полость ствола 7 и внутреннюю полость бурильной колонны с кольцевым пространством внутри обсадной колонны 5. На наружной поверхности шарошки 8 закрепляются износостойкие вставки 12 (штыри или пластины). Максимальный диаметр D шарошки 8 меньше внутреннего диаметра обсадной колонны 5, но больше наружного диаметра утяжеленной трубы 2. При подготовке к спуску в обсадную колонну 5 на фрезу 1 надевается протектор-слиппер 13, который своим штоком 14 перекрывает промывочный канал 11 шарошки 8 и внутреннюю полость ствола 7. Своими пружинящими профильными захватами 15 протектор-слиппер 13 обжимает верхнюю часть шарошки 8 и надежно фиксируется на фрезе 1.

Наружная поверхность захватов 15 и всего протектора-слиппера 13 выполняется гладкой, что обеспечивает минимальный коэффициент трения при его взаимодействии с внутренней поверхностью обсадной колонны 5.

Компоновка работает следующим образом.

Перед спуском в скважину осуществляют последовательную сборку элементов КНБК. Одношарошечную фрезу 1 навинчивают муфтой полого ствола 7 на нижний резьбовой ниппель утяжеленной трубы 2. Затем на фрезу 1 надевают протектор-слиппер 13. Утяжеленную трубу 2 и фрезу 1 спускают в отверстие роторного стола буровой установки и далее внутрь обсадной колонны 5. Затем на утяжеленную трубу 2 навинчивают утяжеленную трубу 3 с надетыми на нее стабилизаторами 4. Суммарным весом утяжеленных труб 2 и 3, а также талевого блока буровой установки собранную компоновку задавливают в верхнюю часть обсадной колонны 5, при этом протектор-слиппер 13 со значительным усилием прижимается к ее внутренней поверхности.

Далее происходят сборка и спуск бурильной колонны так, как это имеет место при обычном роторном способе бурения. Увеличивающийся в процессе спуска вес бурильной колонны преодолевает силу трения протектора-слиппера 13 о внутреннюю поверхность обсадной колонны 5, а его форма и гладкая поверхность захватов 15 позволяет легко миновать межторцевые промежутки муфтовых соединений обсадной колонны 5. После того, как фреза 1 будет спущена на верхнюю отметку интервала, с которого начинается разбуривание обсадной колонны 5, на бурильную колонну наворачивают ведущую трубу и включают в работу буровые насосы.

Избыточное давление бурового раствора внутри бурильной колонны воздействует на торец штока 14 протектора-слиппера 13 и выдавливает его из внутренней полости ствола 7 фрезы 1 и промывочного канала 11 шарошки 8. Пружинные захваты 15 при этом расходятся и протектор-слиппер 13 опускается на забой, открывая вооружение шарошки 8 (штыри 12). Бурильную колонну начинают вращать роторным столом буровой установки с частотой 45-120 об./мин, при этом колонну плавно подают вниз со скоростью 1-2 м/ч. После того, как будет достигнута нижняя отметка интервала разбуривания обсадной колонны 5, бурильную колонну начинают плавно поднимать из скважины со скоростью 1-2 м/ч. Операция повторяется несколько раз в зависимости от диаметра, на который нужно вывести расширяемый участок ствола скважины. Если это необходимо, то протектор-слиппер 13, оставшийся на забое перед началом разбуривания обсадной колонны 5, может быть размолот на забое фрезой 1, после чего она оттягивается до верхней отметки, с которой необходимо начинать разбуривание самой колонны.

Источники информации

1. Американская техника и промышленность. Выпуск III. Chilton International Company, 1977, с. 333-336.

2. Авт. св. N 1546604 A1, E 21 B 7/28, опубл. 28.02.90 г., бюл. N 8.