устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных

Формула изобретения

Устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных, содержащее, как минимум, два закрепленных по длине трубы протектора, каждый из которых выполнен с разъемным по образующей цилиндрическим металлическим корпусом, снабженным наружным эластичным элементом с ребрами для взаимодействия с трубой обсадной или стенкой скважины, внутренним эластичным элементом для предотвращения осевого смещения протектора относительно трубы, и механизм запирания протектора на трубе, отличающееся тем, что ребра наружного эластичного элемента выполнены разной высоты, а их свободные концы образуют поверхность, эксцентрично размещенную относительно оси бурильной трубы, при этом внутренний эластичный элемент выполнен в виде втулки с кольцевыми канавками для предотвращения от проворота, размещенными по высоте на внутренней ее поверхности, а наибольшие ребра наружного эластичного элемента смежных протекторов размещены под углом 150-200° друг относительно друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для защиты от износа бурильных замков, труб бурильных и обсадных колонн от взаимного истирания при бурении и эксплуатации наклонных и горизонтальных нефтяных и газовых скважин.

Известно устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных от истирания, содержащее как минимум два закрепленных по длине трубы протектора, каждый из которых выполнен с разъемным по образующей цилиндрическим металлическим корпусом, снабженным наружным эластичным элементом с ребрами для взаимодействия с трубой обсадной или стенкой скважины, внутренним эластичным элементом для предотвращения осевого смещения протектора относительно трубы, и механизм запирания протектора на трубе (см. описание к авторскому свидетельству №577289, МПК Е 21 В 17/10 от 20.01.76 г.).

В известном устройстве наружный эластичный элемент выполнен с сечением в виде эллипса, свободно размещен на корпусе, соосно внутреннему эластичному элементу и оси трубы, образуя постоянное сечение гидравлического канала при размещении в обсадной трубе.

Как минимум два протектора крепят по концам бурильной трубы.

К недостаткам протектора относятся ненадежная работа эластичного элемента при действии больших прижимающих сил из-за различия формы контактных поверхностей обсадной колонны и протектора. При спуско-подьемпых операциях протектор вызывает повышение или снижение статического давления на пласт, что может привести к поглощениям промывочного бурового раствора или вызову притока из пласта. Кроме того, затруднено изготовление эластичного элемента.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных, содержащее как минимум два закрепленных по длине трубы протектора, каждый из которых выполнен с разъемным по образующей цилиндрическим металлическим корпусом, снабженным наружным эластичным элементом с ребрами для взаимодействия с трубой обсадной или стенкой скважины, внутренним эластичным элементом для предотвращения осевого смещения протектора относительно трубы, и механизм запирания протектора на трубе, (см описание к авторскому свидетельству №1016475 МПК Е 21 В 17/10 от 16.03.81 г)

Как минимум два протектора крепят по концам бурильной трубы.

Известное устройство снижает истирание внутренней поверхности обсадной колонны протектором и замками, кроме того, понижает статическое давление при спуско-подъемных операциях за счет размещения ребер на поверхности наружного эластичного элемента, выполненного с сечением в виде эллипса. Однако размещение наружного эластичного элемента соосно внутреннему эластичному элементу и трубе образует постоянное сечение гидравлического канала.

При бурении наклонных и горизонтальных участков происходит смещение бурильной колонны к нижней стенке скважины, при этом происходит смещение профиля скоростей промывочной жидкости к верхней стенке. Это создает благоприятные условия для осаждения шлама на нижней стенке скважины. Осаждение шлама является причиной многих осложнений, связанных с некачественной промывкой ствола скважины.

Изменение конфигурации и угла наклона ствола скважины влияет на скорость восходящего потока промывочного бурового раствора и создает ловушки для скопления оползающего шлама.

Техническая задача изобретения заключается в повышении надежности работы при бурении сильно искривленных скважин путем периодического изменения сечения гидравлического канала, увеличивающего эффективность его очистки от выбуренного шлама и ликвидации осложнений, связанных с осаждением шлама.

Техническая задача достигается тем, что устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных, содержащее как минимум два закрепленных по длине трубы протектора, каждый из которых выполнен с разъемным по образующей цилиндрическим металлическим корпусом, снабженным наружным эластичным элементом с ребрами для взаимодействия с трубой обсадной или стенкой скважины, внутренним эластичным элементом для предотвращения осевого смещения протектора относительно трубы, и механизм запирания протектора на трубе, отличается тем, что ребра наружного эластичного элемента выполнены разной высоты, а их свободные концы образуют поверхность, эксцентрично размещенную относительно оси бурильной трубы, при этом внутренний эластичный элемент выполнен в виде втулки с кольцевыми канавками для предотвращения от проворота, размещенными по высоте на внутренней ее поверхности, а наибольшие ребра наружного эластичного элемента смежных протекторов размещены под углом 150-200° относительно друг друга.

Периодическое изменение сечения гидравлического канала в затрубном пространстве во время бурения за счет выполнения протектора с эксцентрично размещенными относительно друг друга наружной и внутренней поверхностями обеспечивает турбулентный режим (изменяет профили скоростей) и увеличивает эффективность очистки ствола скважины от выбуренного шлама.

Количество протекторов, размещаемых на бурильной трубе, зависит от кривизны скважины и породы грунта скважины.

Закрепление одного протектора на бурильной трубе непосредственно под замком, а другого - на середине ее длины, смещая наибольшие ребра смежных протекторов на угол 150-200° относительно друг друга, позволяет изменять гидравлический канал в затрубном пространстве при вращении бурильной трубы при промывке скважины.

Предлагаемое изобретение предотвращает истирание замков бурильных труб о стенку скважины при бурении скважин.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен общий вид устройства;

на фиг.2 - поперечное сечение устройства, нижнее положение, закрепленного в бурильной трубе, размещенной в обсадной трубе;

на фиг.3 - то же, верхнее положение;

на фиг.4 - поперечное сечение устройства, нижнее положение, закрепленного в бурильной трубе, размещенной в открытом стволе;

на фиг.5 - то же, верхнее положение.

Устройство для предохранения от взаимного истирания труб бурильных и обсадных содержит, как минимум, два протектора, каждый из которых выполнен в виде разъемного по образующей цилиндрического металлического корпуса 1, снабженного внутренним эластичным элементом 2, наружным эластичным элементом 3, и механизм 4 запирания протектора на бурильной трубе 5.

Внутренний эластичный элемент 2 выполнен в виде втулки, на внутренней поверхности которой, по ее высоте, размещены кольцевые канавки 6 для предотвращения от проворота относительно бурильной трубы 5.

Наружный эластичный элемент 3 снабжен ребрами 7 для взаимодействия со стенкой обсадной трубы 8 или стенкой скважины 9. Ребра 7 выполнены разной высоты, образуя свободными концами поверхность 10 для взаимодействия со стенкой обсадной трубы 8 или стенкой скважины 9, размещенную ассиметрично внутреннему эластичному элементу 2 и оси бурильной трубы 5.

Протектор крепят на бурильной трубе 5 посредством механизма запирания 4.

Протектор обжимают вокруг бурильной трубы 5 специальным устройством так, чтобы совпали отверстия (на чертеже условно не показаны) для размещения механизма 4 запирания протектора на бурильной трубе 5, например конического штифта, который забивают молотком. После отработки протектора его легко снимают с бурильной трубы 5 в обратном порядке, выбивая штифт 4 при помощи специального устройства.

Один из протекторов крепят на бурильной трубе непосредственно под бурильным замком (на чертеже условно не показан), а другой, например, - на середине ее длины, размещая наибольшие ребра 8 протекторов под углом 150-200° относительно друг друга.

При бурении наклонных участков при помощи забойного двигателя периодически проворачивают колонну бурильных труб 5, при этом происходит периодическое изменение профиля скоростей по каналу обсадной трубы 8 или каналу ствола скважины 9 соответственно, что создает благоприятные условия для вымыва шлама.