Способ подачи породоразрушающего инструмента в скважине

Номер патента: 1800864

Авторы: Балаш, Гусман, Косо, Миракян, Эскин

ZIP архив

Текст

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельству(56) Патент США М 2548616, кл, 175/103,опубл. 1951. Авторское свидетельство СССРХ 470584, кл. Е 21 В 7/00, 1969.(54) СПОСОБ ПОДАЧИ ПОРОДОРАЗРУШАЮЩЕГО ИНСТРУМЕНТА В СКВАЖИНЕ(57) Использование: при бурении скважин,позволяет повысить надежность проведенияработ в горизонтальных и наклонно направленных скважинах, предотвращает неупругие деформации бурильного шлангапри его подъеме и обеспечивает заданныйрежим бурения. Сущность изобретения:при спуске породоразрушающ его инструмента в скважину величину расхода бурового раствора, прокачиваемого черезбурильный шланг, периодически изменяют,При максимальной величине расхода верх 19) БС (11) 1800864 (1 з) А 1(51) б Е 21 В 19/08 ний конец бурильной колонны фиксируют для предотвращения осевых перемещений. Во время уменьшения расхода бурового раствора начинают подачу верхнего конца бурильной колонны в сторону забоя, Перед подъемом шланга внутрь его спускают шарнирные стержни, Они осуществляют захват нижнего конца шланга, При бурении увеличение расхода бурового раствора от минимальной до максимальной величины осуществляют при фиксировании в осевом направлении верхнего конца бурильной колонны до уменьшения величины, потребляемой забойным двигателем мощности. Она ограничена предельно допустимым удлинением бурильного шланга. До начала уменьшения расхода бурового раствора начинают подачу верхнего конца бурильной колонны. Заканчивают ее не раньше достижения минимальной величины расхода бурового раствора. Величина подачи верхнего конца бурильной колонны не меньше величины проходки на инструмент за предыдущий цикл удлинения бурильного шланга. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к бурению нефтяных и газовых скважин,Целью изобретения является повышение надежности продвижения бурильной колонны, имеющей в своем составе упругий бурильный шланг, связанный с забойным двигателем, в горизонтальных и наклонно направленных участках скважины и обеспечение заданного режима бурения забойным двигателем.На фиг. 1 изображена общая схема осуществления способа подачи породоразрушающего инструмента в скважине; на фиг.2 - графики, иллюстрирующие способ передвижения забойного агрегата к забою (программа ДЗ); на фиг, 3 - графики, иллюстрирующие способ механического долбления (программа МД).На обычной буровой установке (фиг. 1) собирается бурильная колонна, включающая породоразрушающий инструмент 1, винтовой забойный двигатель (ВЗД) 2 с встроенным на входе дросселем 3, компоновку низа бурильной колонны (КНБК) 4, секции бурильного шланга 5 общей длиной 1 ш 200 м, превышающей участок большого отклонения, бурильные трубы 6. Внутри бурильной колонны размещаются спускаемые перед подъемом колонны шарнирные стержни 7, Нижний конец стержней с помощью шлипсов или другого приспособления крепится к ВЗД 4, а верхний конец имеет приспособление для крепления к верхней части бурильной колонны (перед ее подъемом).Указанная бурильная колонна спускается известным способом до встречи с сопротивлением перемещению, определяемому индикатором веса колонны. После этого включается гидравлическая система буровой, имеющая насосный агрегат 8 управляемой производительности (,), и осуществляется временная циклическая программа, называемая движением к забою (ДЗ), Суть программы ДЗ проиллюстрирована графиками (фиг, 2) и заключается в периодическом изменении расхода бурового раствора Я(О, сочетаемом с изменением скорости подачи Чл и подачи Б верхнего конца бурильной колонны. В момент времени 1 о наворачивается квадратная штанга и вертлюг, затормаживается в осевом направлении верхний конец бурильной колонны (Ч=О) и включается циркуляция бурового раствора с малой производительностью Я=Я 1=14 л/с. При этом давление Р на дросселе 3 равно Рз 1=75 кг/см, сила, растягивающая бурильную2колонну равна Р 1=4,8 тс, напряжение растяжения в буровом шланге о = +ой,удлинение бурового шланга будет равно Ыы = 0,5 м, Осевая нагрузка О близка к нулю, частота вращения долота п=140 об/мин,В момент вращения 11 при зафиксированном в осевом направлении верхнем конце бурильной колонны (Чп=О) с помощью управляемого насосного агрегата 8 увеличивают расход бурового раствора (:) до значения юг=20 л/с и, как следствие, происходит увеличение давления Рз до Ра=150 кг/см , Рр до Рр 2,6 тс, ор до ор 2, удлинение бурильного шланга Ь 1 ш до ЫШ 2 = 1 м, увеличение частоты пд до 200 об/мин и передвижение долота со скоростью Ч относительно стенок скважины на величину ЬЗд = 0,5 м, осуществляемое под действием приращения тягового усилия, приложенного к забойному агрегату в точке размещения дросселя 3.Затем на промежутке времени после 12 и до 1 з с помощью управляемого насосного агрегата 8 производят снижение расхода бурового раствора Я до значения ф=14 л/с и одновременно синхронно с уменьшением расхода производят подачу верхнего конца бурильной колонны со скоростью Чв на величину ЛБ, примерно равную, но не менее ЬЗд =0,5 мКак следствие, происходит уменьшение растягивающей силы Р до значения Р=Рр 1=4,8 тс и уменьшение пд до 140 об/мин. В результате колонна за счет запасенной энергии упругой деформации в бурильном шланге начнет сокращаться в сторону забоя при практически зафиксированном относительно стенок скважины забойном агрегате (Чм=0)Детерминированность фиксации забойного агрегата, связанного с нижним концом колонны, обеспечиваетсяа) синхронной подачей верхнего конца бурильной колонны Ч(О с уменьшением расхода бурового раствора Я(О, При этом допустима и некоторая небольшая неточность синхронизации, что может лишь отразиться на вариациях напряжения в бурильном шланге;б) увеличенными силами трения о стенки скважины элементами забойного агрегата 1, 2, 4 по отношению к другим частям бурильного шланга из-за большего веса, диаметра, конфигурации;в) волновым процессом в потоке бурового раствора, в результате чего при уменьшении Я(О давление на дросселе 3 Р(О будет уменьшаться позже, чем давление на устье Р на времягдеСг - скорость распространения гидравлических волн;1 - общая длина гидравлического волновода,В результате за один цикл времениТУ=1 ззабойный агРегат пеРеместитсЯ понаправлению к забою за счет тяговогоусилия, приложенного к забойному агрегату,на участок ЬБд = 0,5 мЗатем циклы периодически повторяются,начиная с момента времени 14. Средняяскорость перемещения забойного агрегатаравна ЬБ Р ТчСР осевой нагрузки на долото Он=0, момента на долоте МуО, частоты вращения долота пз=140 об/мин, механической скорости бурения Чм=О, приращения проходки на долотоначиная с момента времени больше 11 производится цикл бурения, осуществляемый следующими последовательными шагами,1-й шаг начинают при 111. При скорости подачи Ч,д увеличивают расход бурового гдеТу=14-11= - 10-20 с.Программа ДЗ включается с пульта управления и может осуществляться программно вычислительным блоком, воздействующим на управление насосным агрегатом и устройство подачи. По окончании передвижения к забою по описанной программе ДЗ, которое определяется нарастанием силового воздействия на долото осевой нагрузкой бн 0 и момента на долоте Мз 0, что при использовании винтовых забойных двигателей ВЗД определяется по показаниям датчика давления бурового раствора на входе в скважину (с учетом величины расхода Я и гидрического сопротивления), включается программа и механическое долбление (МД), проиллюстритрованная графиком фиг, 3.Программа МД имеет отличия от программы ДЗ, так как должна осуществлять режимы бурения с помощью ВЗД 2.В начале цикла в момент 1 (фиг. 2) устанавливается минимальный расход Я=ф=14 л/с и скорость подачи, равная нулю ЧП=О,Как следствие, установятся следующие значения величинРз=Рз 1=75 кг/см;2,Рр=Рр 1=4,8 тс;о Р 1Ы =Л 1 =05 м,ш ш 1 раствора О(1) по линейному закону до величины Я=17 л/с и до увеличения давления Р до 110 кг/см, определяемого по2увеличению давления Р бурового раствора на входе в скважину,При этом будут увеличиваться значения усилий в бурильном шланге до Рр=7 тс, нагрузки на долото бн до 7-4,8=2,2 тс, момента на долоте Мз до 44 кгсфм (при удельном моменте Му=20 кгсфм/тс), частота вращения долота пз до 170 об/мин, механической скорости Чм до 20 м/ч (в зависимости от буримой породы и долота).Вместе с Чм по интегральному закону увеличивается прохода на долото Бд.2-й шаг начинают с момента времени 12, определяемый при достижении момента на долоте Мз значения 44 кгсем, определяемого по показаниям датчика давления Р бурового раствора на входе в скважину.При г=12 прекращают увеличение расхода бурового раствора О, оставляя его равным Я=17 л/с, а скорость подачи Чп оставляют равной нулю.Процесс бурения (увеличение проходки Зз) протекает вначале при моменте на долоте Мз, равном 44 кгсфм, и механической скорости Чм=20 м/ч, затем по мере выбуривания осевая нагрузка Он уменьшается до 1,2 тс, момент на долоте Мз до 22 кгсфм, механическая скорость Чм до 10 м/ч, а частота вращения долота остается одинаковой, равной примерно 170 об/мин,Этот 2-й шаг продолжают до момента времени 1 з, при котором момент Мд уменьшиться до заданной величины (22 кгсфм), что определяется по показаниям датчика давления Р бурового раствора на входе в скважину,3-й шаг начинают с момента времени 1 з и заканчивают в момент времени 15.3-й шаг - качественно осуществляют ту же процедуру, что на шагах 1 и 2, в количественном отношении ( увеличивается до 20 л/с, Рз до 150 кг/см, Рр до 9,6 тс, бн до 9,6-7=2,6 тс, Мз до 52 кгсем, пз до 200 об/мин, Чм до 20 м/ч.В момент времени 14 при постоянном расходе 20 л/с начнется соответственное уменьшение значений бн, Мз, Чм при примерно постоянном значении пз=200 об/мин до момента времени 15, при котором Мз уменьшится до заданного значения (22 кгсфм),4-й шаг начинают с момента времени 15 и заканчивают в момент времени 16.На 4-ом шаге уменьшают по линейному закону расход бурового раствора Я до величины 14 л/с и одновременно, воздейст1800864 8выдерживания постоянных режимов бурения(по Он 25 и п) следует считать допустимыми.Следует отметить, что варьируя вдопустимых пределах диаметр долота, параметры шланга, изменения расхода и давления бурового раствора, число шагов в цикл(вплоть до одного), можно получать различные значения и изменения параметроврежима бурения осевой нагрузки на долотобн и частоты вращения долота пз, в т,ч,оптимальные в определенном смысле дляданной ситуации бурения,В нашем конкретном примере былопринято число шагов в цикл, равное 2.Способ предусматривает также использование шарнирных стержней 7, показанныхна фиг, 1, спускаемых внутрь бурильнойколонны, осуществляющих захват забойногоагрегата и дающих возможность подниматьбурильную колонну без больших разрывныхусилий, развиваемых в бурильном шланге.Использование бурильных стержнейпредполагается в случае прихватов забойногоагрегата долота нижней части бурильногошланга, если усилия в нем, определяемыепо показаниям индикатора веса, превысятприблизительно 40 тс,По сравнению с другими способамибурения горизонтальных и пологих наклоннонаправленных скважин данный способ имеетследующие преимущества: обеспечивает бурение скважин бурильным шлангом научастках большой протяженности с зенитными углами, доходящими до 90, бурениескважин, обеспечивающих получение больших дренажных зон в продуктивном,зачастую горизонтально расположенном пласте,ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ вуя на скорость подачи Чп, которая до момента времени 16 была равна нулю, обеспечивают подачу верхнего конца бурильной колонны Бп на величину, близкую к величине сокращения длины бурильного шланга Ыш,По соображениям, приведенным выше, при уменьшении осевой нагрузки Он почти до нуля забойный агрегат и долото не отрываются от забоя.О наступлении момента 16, когда Он=О, судят по значению момента Мз=О, определяемого по давлению Р бурового раствора на входе в скважину,Момент времени 16 является концом 1-го цикла, после которого циклы периодически непрерывно повторяются на весь период долбления,Таким образом, в процессе долбления по программе МД всегда обеспечивается и тяговое усилие и осевая нагрузка силами, приложенными непосредственно к забойному агрегату, как и в программе ДЗ,В процессе каждого цикла долбл ения происходит изменение (1 от 14 до 20 л/с, Мз от 0 до 52 кгсфм, соответственно осевой нагрузки бн от 0 до 2,6 тс и механической скорости Ч от 0 до 20 м/ч, также будет изменяться и частота вращения долота пз от 140 до 200 об/мин.Учитывая квадратичную зависимость РзиЯ, вариации технологических парамет 2ров могут иметь допустимые пределы, а учитывая требуемые малые осевые нагрузки при использовании весьма энергоемких поли кристаллических долот, приводимых ВЗД с жесткой характеристикой, а главное весомость задачи проводки скважин с большими горизонтальными участкам и малыми радиусами кривизны, отклонения от 1. Способ подачи породоразрушающего инструмента в скважине, включающий принудительное продвижение в скважине бурильной колонны и прокачивание бурового раствора через бурильную колонну, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности продвижения бурильной колонны, имеющей в своем составе упругий бурильный шланг, связанный с забойным двигателем, в горизонтальных и наклонно направленных участках скважины, прокачивание бурового раствора через бурильную колонну осуществляют с периодическим изменением расхода, причем увеличение расхода бурового раствора от минимальной величины до максимальной, ограниченной предельно допустимой величиной удлинения бурильной колонны в пределах ее упругих деформаций, осуществляют при фиксировании от осевого перемещения верхнего конца бурильной колонны, а перед уменьшением расхода бурильного раствора начинают подачу верхнего конца бурильной колонны и фиксируют его снова после снятия напряжений растяжения бурильной колонны от изменения расхода бурового раствора,2. Способ по п,1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения заданного режима бурения забойным двигателем, увеличение расхода бурового раствора осуществляют до уменьшения потребляемой забойным двигателем мощности, ограниченной предельно9 1800864 10допустимым удлинением бурильной колонны, бурильной колонны не меньше величиныпричем величина подачи верхнего конца проходки,(ВгЯ ПодписноеР040720 аушская наб.,4/5 1873, Москва, Бережко Производственное пред Заказ Ч ВНИИПИ, Рег.3834, ГСП, Москва,кая наб 24 стр, 2.риятие Патент

Смотреть

Заявка

4840710/03, 20.04.1990

Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники

Гусман М. Т, Эскин М. Г, Миракян В. И, Балаш И, Косо Ф

МПК / Метки

МПК: E21B 19/08

Метки: инструмента, подачи, породоразрушающего, скважине

Опубликовано: 20.09.1997

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-1800864-sposob-podachi-porodorazrushayushhego-instrumenta-v-skvazhine.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ подачи породоразрушающего инструмента в скважине</a>

Похожие патенты