Устройство для бурения скважины

17822 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК АЗ 3)5 Е 21 В 21/О Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИСА К ПАТЕНТ рному делу, устройствам новок низа зволяющееомывки ъ 3 а- ологической о в расоматГОСУДАРСТВ Е ННОЕ ПАТЕ НТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности(73) Волгоградский государственный научно-исследовательский и проектный инсти- тут нефтяной промышленности(56) Ступенчатое цементирование обсадных колонн. - Обзорная информация. Сер. "Бурение", ВНИИОЭНГ, М.; 1983, вып;7, (46) с,32.Авторское свидетельство СССРМ 825838, кл. Е 21 В 17/00, 1979.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ СКВА-; ЖИНЫ(57) Использование: замена бурового раствора без подьема колонны бурильных труб. Сущность изобретения; устройство имеет совме.щенный с пакером механизм переключения, состоящий из цилиндра с присоединеннымк .нему посредством неподвижного шлицевого соединения патрубком, имеющим внутреннюю эксцентричную полость, и помещенного в цилиндре и во внутренней полости патрубка штока. Верхняя часть штока выполнена с ВайИзобретение относится к гопреимущественно к буровымпо совершенствованию компобурильной колонны (КНБК).. Известно устройство, поосуществлять переключение првисимости от требуемой технсхемы, Однако оно не применимриваемом случае,меньшим диаметром эксцентрично в егооси. Средняя часть штока имеет наибольший диаметр и помещена во внутреннюю полость цилиндра. Нижняя часть штока выполнена со средним диаметром и установленным на ней резиновым элементом пакера. В штоке и утолщенной части патрубка выполнены продольныеканалы, совмещаемые через"и ротбчкуна штоке "во время бурения и сообщающие . полости верхней и нижней частей бурильной колонны, В верхней части штока выполнен продольный канал, совмещенный через проточку на штоке с поперечным каналом в телепатрубка при посадке верхней части колонны бурильных .труб и пакера и сообщающий внутреннюю .полость верхней части колонны на глубинерасположения устройства с межтрубным про- Г странствомВ средней части штока наибольшего диаметра выполнен продольный канал.В нижней части цилиндра - поперечный, Эти.каналы сообщают полости цилиндра с меж=",Я трубным пространством. На наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с .установленнымив" них подпружиненными, ф шарами с возможностью их взаимодействия , 4 с внутренней поверхностью обсадной колон-СО йы,1 з.п.ф-лы.1 ил... , С)ЬЭ Известно также устройство, включающее полый корпус суплотнениями и выпускным отверстием; и устайовленный в корпусе шток с центральным входным каналом и профилированными пазами переменной высоты, в которых размещены пальцы с. кольцом. Это устройство отличается тем, что полость между штоком и корпусом разделена по оси на три изолированные камеры, верхняя и нижняя из которых через выполйенные в корпусе каналы гидравлически связаны с внешним пространством, а средняя-с выпускным отверстием, причем шток выполнен с боковым выходным каналом, сообщающим центральный входной канал штока с верхней камерой при верхнем положении штока и со средней камерой при нижнем положении штока.Это устройство служит для перевода турбобура с холостого на рабочий ражим и обратно. Онослужит по конструкции и ненадежно в работе ввиду концентрации напрякений в шлицевом сопряжении узлов при выполнении рабочих операций.Цель изобретения - расширение технологических возмокностей за счет обеспечениявозможности замены бурового раствора без подьема колонны бурильных труб при вскрытии бурением пластов с аномальными давлениями и повышение надежности.Указанная цель достигается тем, что известное устройство, включающее патрубок с выполненными веготеле боковым выпускным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный впатрубке с возмокностью ограниченного возвратно- поступательного движения и передачи крутящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании продольного канала патрубка, резьбовые элементы на свободных концах патрубка й штока для присоединения к элементам бурильной колонны, оно, согласно изобретению, снабжено резиковым пакерующим . элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной колонны, оснащенной породоразрушающим инструментом, и пустотелым цилиндром,. в средней и нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал, рас.положенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного каналов на наружной поверхности штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена нейодвикным шлицевым соединением с пустотелым цилиндром, образующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной полости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал; подпоршневая зона дополнительной10 износа внутренней поверхности обсадной15 колонны, на наружной поверхности цилин 20 25 1 с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи 30 35 40 45 50 55 полости сообщена с внешним пространством, основная полость патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока - относительно средней и нижней его частей,при этом верхняя часть резинового пакерующего элемента расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом штока в исходном положении последнего. Кроме того, с целью улучшения центрирования бурильной колонны и уменьшения дра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами,На чертеке представлено предлагаемое устройство,Устройство включает патрубок 1 с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием 2 и продольным каналом 3, сообщенным вверху и внизу внутренней полостью 4 патрубка, установленный в патрубке крутящего момента шток 5 с выполненным в верхней его части продольным входным каналом 6, переходящим внизу в боковой выходной канал 7 для сообщения с боковым выпускным отверстием. Кроме того, оно снабжено резиновым пакерующим элементом 8, установленным на нижней части штока 5, и пустотелым циилиндром 9, В средней и нижней частях штока выполнен продольный канал 10, переходящий в верхней части штока в боковой входной канал 11, В местах расположения боковых входного 11 и выходного 7 каналов на наружной поверхности штока 9 выполнены кольцевые проточки 12 и 13. Нижняя часть патрубка 1 выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением 14 с пустотелым цилиндром 9, образующим полость 15, Средняя часть штока 5 выполнена в виде поршня 16, размещенного в полости 15, В поршне 16 выполнен продольный дросселирующий канал 17, а подпоршневая зона полости цилиндра сообщена с пространством скважины. Внутренняя полость 4 патрубка выполнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости 15, верхняя часть штока - с эксцентриситетом относительно средней и нижней его частей, При этом верхняя часть резинового пакерующего элемента 8 расположена относительно нижней части цилиндра 9 на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и входным каналом 8 штока в раздвинутом положении10 15 20 25 30 40 55 устройства. Кроме того, на наружной поверхности цилиндра 9 на одном уровне и с равномерным расположением по окружности выполнено не менее трех гнезд 18 с установленными в них подпружиненными шарами 19.Устройство работает следующим образом,После спуска предпоследней (перед эксплуатационной) колонны перед вскрытием нефтяного или газового пласта е колонну бурильных труб на расстоянии от долота, определяемом глубиной забуривания при вскрытии продуктивного пласта и величиной требуемой нагрузки на долото, соответствующей весу нижней части колонны бурильных труб, включают предлагаемое устройство, колонну спускают в скважину и производят бурение. При этом вращающий момент с верхней части колонны передается на патрубок 1 посредством эксцентрично-шлицевого соединения патрубка 1, штока 5 и цилиндра 9 на нижнюю часть колонны, обеспечивая воэможность возератно-поступательного смещения патрубка 1 с цилиндром 9 относительно штока 5. Нагрузка на долото определяется весом подвешенной к устройству нижней части колонны (с учетом погружения е раствор). В процессе бурения подачу верхней части колонны производят по мере углубления нижней части. Для этого, периодически растормаживая лебедку, опускают верхнюю часть колонны на величину, выработанную нижней частью и не превышающую расстояния между цилиндром 9 и пакерующим элементом 8 в растянутом положении, При этом цилиндр 9, центрируясь шарами 19 и перекатываясь по внутренней поверхности обсадной колонны, смещается вниз до упора в верхний торец пакерующего элемента 8, что фиксируется по показаниям индикатора веса на поверхности, В процессе бурения при периодических смещениях цилиндра 9 с патрубком 1 относительно штока 5 буровой раствор поступает к долоту, проходя из верхней полости труб через канал 3 в патрубке 1, проточку 12 и канал 10 в штоке 5. При перемещениях средней части штока 5 внутри цилиндра 9 раствор перетекает по каналу 17, демпфируя колебания нагрузки на инструмент.При вскрытии продуктивного пласта и нарушении циркуляции колонну бурильных труб разгружают на забой скважины. При этом верхняя часть колонны вместе с патрубком 1 и цилиндром 9 занимает относительно штока 5 крайнее нижнее положение, приводя к деформации пакерующего резинового элемента 8, к разобщению каналов 13 и 11 в патрубке и штоке, совмещению канала 2 в патрубке 3 с кольцевой проточкой 13 и выходным каналом 7 в штоке 5, через которое осуществляют перекачивание бурового раствора из колонны бурильных труб в межтрубное пространство и вверх до устья, Произведя замену бурового раствора на более тяжелый при нефтегазопроявлении или более легкий при поглощении, верхнюю часть колонны бу-. рильных труб приподнимают, снимая пакер 8, и, совмещая через проточку 12 канал 3 в патрубке 1 с входным каналом 11 в штоке 5, производят дальнейшую углубку скважины.Применение устройства позволяет осуществить нормализацию параметров бурового раствора при бурении в продуктивных нефтяных или газовых пластах без подъема колонны бурильных труб на поверхность и исключить воэможность аварийных ситуаций при проводке скважины. Формула изобретения 1. Устройство для бурения скважины, включающее патрубок с выполненными в его теле боковым выпускным отверстием и продольным каналом, сообщенным вверху и внизу с основной полостью патрубка, установленный в патрубке с возможностью ограниченного возвратно-поступательного движения и передачи крутящего момента шток с выполненным в верхней его части продольным входным каналом, переходящим внизу в боковой выходной канал для сообщения с боковым выпускным отверстием при изолировании йродольного канала патрубка штоком, и резьбовые элементы на свободных концах патрубка и штока для присоединения к элементам бурильной колонны, отл ич а ю щеес я тем, что, с целью расширения технологических возможностей за счет замены бурового раствора без подъема колонны бурильных труб при вскрытии пластов е аномальными давлениями, оно снабжено резиновым пакерующим элементом, установленным на нижней части штока, пропущенного ниже патрубка для соединения с нижней частью бурильной.колонны, оснащенной породоразрушающим инструментом, и пустотелым цилиндром, в средней и нижней частях штока выполнен продольный канал, переходящий в верхней части штока з боковой входной канал, расположенный ниже бокового выходного канала, в местах расположения боковых входного и выходного каналов на наружной поверхно- . сти штока выполнено по кольцевой проточке, нижняя часть патрубка выполнена утолщенной и соединена неподвижным шлицевым соединением с пустотелым цилиндром,Заказ 4289 Тираж : Подписйое 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гага образующим дополнительную полость, средняя часть штока выполнена в виде поршня, размещенного в дополнительной по. лости, в поршне выполнен продольный дросселирующий канал, подпоршневая зона дополнительнойполости сообщена с внешним пространством, а основная полость патрубка выйолнена с эксцентриситетом относительно дополнительной полости, верхняя часть штока - . относительно средней и нижней его частей, при атом верхняя часть резинового. пакерующего элемента расположена относительно нижней части цилиндра на расстоянии, равном расстоянию между боковыми выпускным отверстием патрубка и выходным каналом штока в 5 исходном положении последнего;: .2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью улучшения центрирования.бурильной колонны и уменьшения изно- .са внутренйей йоверхности обсадной 10 колонны, на наружной поверхности цилиндра выполнены гнезда с установленными в них подпружиненными шарами,