Устройство для ориентированного бурения

(50 4 Е 21 В 7/04 Ю. ОИ 390ПЛТЧ 1 Н" ЕОЙЧЕС Б 1 БЛ 01 ЕКА ПИСАНИЕ ИЗОБРЕ 1 Е ЬСТВУ Произной гео"Укругственноеускумашин ков,5-61,(54) УСТРОЙСТВБУРЕНИЯ(57) Изобретен ДЛЯ ОРИЕНТИРОВАН ой е относится к буро использовано длях и ор тирования тклонителеи в интен ом стволе скважины.точности бурения и сив скривлен повышени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР Н АВТОРСКОМУ СВИ(71) Тематическая экспедицияводственного объединения шахтлогии и технического бурениялегеология и Научно-производобъединение по созданию и выпсредств автоматизации горных(56) Автор ское свидетельствоВ 272218, кл. Е 2 В 7/04, 19Патент США У 4523652, кл.опублик, 1985,сокращение затрат времени на ориентирование отклонителя, Устр-во содержит отклонитель 1 с породоразрушающиминструментом 2, установленные надним секции 3 бурильных труб. Они связаны по торцам между собой сферическими шарнирными узлами 4, На каждомиз последних установлены ограничители 5 перекоса. При расположении скважины выпуклостью вверх компановка изузлов 4, секций 3 и ограничителей 5не повторяет профиль скважины, трубыостаются прямолинейными и крутящиймомент определяется следующей за компановкой колонкой 6, Она изгибаетсяпо профилю с некоторыми нелинейнымидеформациями, обусловленными ее радиусом искривления, При расположениискважины выпуклостью вниз ограничители 5 находятся в верхней части оксидальной плоскости, скважины, Это.исключает осевой перекос узлов 4, компановка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент определяют по суммарнойих длине. 5 ил.Изобретение относится к буровойтехнике и может быть использованодля ориентирования отклонителей в интенсивно искривленном стволе скважи 5ны,Цель изобретения - повышение точности бурения и сокращение затратвремени на ориентирование отклонителя. 1 ОНа фиг.изображено устройстводля ориентированного бурения; нафиг. 2 и 3 - то ще, в искривленномстволе скважины; на фиг. 4 - сечениеА-А на фиг. 1; на фиг. 5 - вид Б на 5фиг. 1,Устройство дпя ориентированногобурения включает атклонитель 1 с породоразрушающим инструментом 2, установленные над ним секции бурильных 20труб 3, связанные по торцам между собой сферическими шарнирными узлами4, Каждый шарнирный узел 4 снабженограничителем 5 его перекоса, причемпоследние установлены на каждом шар-нирном узле по одной образующей секций бурильных труб 3.Устройства соединяется с бурильной колонной 6.Устройство я ориентированного 30бурения работает следующим образом.Перед производством работ, исходяиз фактического радиуса й и диаметра0 скважины, диаметра Йц применяемыхшарнирных соединений 4 или диаметра 35й бурилыщх труб 3, если Й большеЙы,определяют максимальную длину 1бурильных труб 3, вписывающихся безизгиба в искривленный интервал скважины. 40 Исходя из чувствительности выбранного прибора, которым измеряется у устья скважины крутящий момент на 45 бурильной колонне 6, определяют минимальную длину компоновки, включающей последовательно соединенные между собой бурильные трубы 3 и шарнирные соединения 4, и на каждом из них закрепляют, например, с помощью элек 50трической сварки ограничители 5, исключающие осевой перекос шарнирных соединений 1 в направлении установленных ограничителей 5, Рассчитывают изменение крутящего момента на бу рильнай колонне 6 с компоновкой при их повороте на один полный оборот вокруг своей оси. На устье скважины к отклоняющемуснаряду 1 с породоразрушающим инструментом 2 присоединяют секции 3 бурильных труб с шарнирами, собранные так,чта ограничители 5 располагаются наобщей образующей бурильных труб 3 иось 7 их симметрии проходит через образующую, которая с вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1 составляет требуемй угол .При этом, уголрассчитывается поформуле=с- - , где ы - проектныйугол между апсидальной плоскостью 9скважины и вектором 8 действия отклоняющего снаряда 1, Угол сб определяютизвестными способами,Устройство соединяется с колонной6 бурильных труб,Собранную таким образом компоновкус отклоняющим снарядом 1 бурильной колонной 6 доставляют к забоюскважины, не доходя до него на 0,20,3 м, и к устью скважины колонну 6прокручивают, например, вручную с использованием динамаметрическа го ключана один полный оборот вращения с постоянной угловой скоростью, отмечаявеличину и скорость изменения крутящего момента для различных углов поворота, В это время происходят следующие процессы, Ввиду тогочто компоновка вращается вокруг собственнойоси, ограничители 5 проходят черезтачки 10, 11, 12 и 13 в одной из следующих последовательностей: О - 1112 - 13, 1 1 - 12 - 13 - 10, 1213 - 1 О - 11, 13 - 10 - 11 - 12, взависимости от фактического первоначального положения компоновки передначалом вращения, Так как реальнаяскважина может располагаться как -выпуклостью вверх, так и выпуклостьювниз, то в первом случае при нахождении ограничителей 5 в точке 10 компоновка не повторяет профиль скважины, бурильные трубы 3 остаются. прямолинейными за счет перекоса в шарнирных соединениях 4 и крутящий моменту устья определяется следующей закомпоновкой бурильной колонной 6,изогнувшейся по профилю скважины снекоторыми нелинейными деформациями,обусловленными ее радиусом искривления К фи.г. 2). При вращении компоновки ат точки10 к точке 11, накопленная в буриль 1470924ной колонне 6 энергия нелинейных деформаций расходуется на ее вращение и крутящий момент у устья уменьшается, до сти гнув пико во го минимально го значения в точке 11, Причем, при приближении к точке 1 скорость изменения крутящегося момента увеличивается и достигает в ней своего максимального значения. При дальнейшем 10 вращении нелинейные деформации колонны 6 начинают увеличиваться от точки 11 до точки 12, в которой ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении, исключив при этом осе вой перекос шарнирных соединений 4, что влечет за собой совместный изгиб по профилю скважины компоновки и бурильной колонны 6, суммарная длина которых и определяет максимальное 20 значение крутящего момента у устья скважины (Фиг, 3). При этом, при приближении к точке 12 скорость изменения крутящего момента уменьшается и достигает в ней своего мини мального значения.В угловом интервале от точки 12 до точки 13 крутящий момент уменьшается, а в интервале от точки 13 до точки 10 увеличивается, При этом по вторяются физические процессы, описанные соответственно для интервапов мвкду точками 10, 11 и 11, 12. Для случая, когда скважина распо 35 лагается выпуклостью вниз, изменение крутящего момента у устья скважины имеет следующий вид. В точке 10 ограничители 5 находятся в верхней части 40 апсидальной плоскости 9 скважины, что исключает осевой перекос шарнирных соединений 4, Компоновка искривляется по профилю скважины совместно с колонной 6 и крутящий момент опреде ляется суммарной их длиной, В точке 12 ограничители 5 располагаются в крайнем нижнем положении апсидапьной плоскости 9 и не препятствуют осевому перекосу шарнирных соединений 4,50 бурильные трубы 3 приобретают прямолинейную Форму, не оказывая влияния на величину крутящего момента, который определяется только длиной изогнутой по проФилю скважины колонны 6,При р асположении о гр аничит елейв точках 11 и 13 ситуация аналогичнаслучаю, ко гда скважина располагаетсявыпуклостью вверх, т. е. наблюдаютсяминимальные пиковые значения крутящего момента у устья скважины и максимальные скорости его изменения.Таким образом, в результате первого полного оборота по величине искорости изменения крутящего моментау устья скважины определяется фактическое положение ограничителей 5 относительно апсидапьной плоскости 9.Для окончательной установки отклоняющего снаряда 1 под расчетным угломк апсидальной плоскостй 9 бурильную колонну 6 проворачивают доположения, когда на динамометрическом ключе наблюдается максимальнаяскорость изменения (пик минимального значения) крутящего момента (точка 11), которой предшествует прирасположении скважины выпуклостьювверх минимальная скорость его изме-.нения, и значение которого меньшемаксимального на расчетную величину(точка 10), а при расположении скважины выпуклостью вниз - максимальноезначение (точка 1 О),После установки по заданному азимуту отклоняющий снаряд 1 раскрепляют в скважине и приступают к очередному рейсу бурения.Формул а из обр ет енияУ строй ст во для . о рие итиро ванно гобурения, включающее отклонитель спородоразрушающим инструментом, установленные над ним секции бурильных труб, связанные по торцам междусобой сФерическими шарнирными узлами,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности буренияи сокращения затрат времени на ориентирование отклонителя, оно снабжено ограничителями перекоса, установленными на каждом шарнирном узле поодной образующей секций бурильныхтруб,1470924 В. Ро Корректор С.Шекмар и ГКНТ ССС иэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 СоставитРедактор И.Дербак Техред М аказ 156 б/37 Тираж 514 НИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, эобрете Раушск Подписноеиям и открьгтия наб., д. 4/5