RU42259U1

RU42259U1 - BOTTOM DRILLING UNIT SECTION (OPTIONS)

Info

Publication number: RU42259U1
Application number: RU2004125022/22U
Authority: RU
Inventors: А.А. Воскобойников; А.Г. Щетинин; П.О. Александров
Original assignee: Воскобойников Андрей Анатольевич; Щетинин Анатолий Георгиевич; Александров Петр Олегович
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2004-11-27

Abstract

Задача, решаемая полезной моделью - упрощение конструкции и создание забойной секции без шарнирных соединений. Кроме того, забойная секция должна позволять изменять угол наклона до 90° и иметь радиус искривления, сопоставимый с диаметром ствола скважины. В первом варианте забойная секция устройства для бурения имеет в своем составе трубчатый корпус и породоразрушающий инструмент. Новым в конструкции является то, что нижний конец трубчатого корпуса загнут, в корпусе дополнительно установлен трос, на нижнем конце которого закреплен породоразрушающий инструмент. Верхний конец троса закреплен на стержне, дополнительно установленном в корпусе и предназначенном для передачи тросу поступательного и вращательного движения во время бурения. Во втором варианте забойная секция также имеет в своем составе трубчатый корпус и породоразрушающий инструмент. Новым в конструкции является то, что трубчатый корпус выполнен из материала, способного к упругому изгибу. В корпусе дополнительно установлен трос, на нижнем конце которого закреплен породоразрушающий инструмент. Верхний конец троса закреплен на средстве, обеспечивающем его вращательное движение. Трубчатый корпус выполнен с обеспечением возможности осуществления его поступательного перемещения в процессе бурения.The problem solved by the utility model is to simplify the design and create a downhole section without articulated joints. In addition, the bottomhole section should allow you to change the angle of inclination to 90 ° and have a radius of curvature comparable to the diameter of the wellbore. In the first embodiment, the downhole section of the drilling device includes a tubular body and a rock cutting tool. New in the design is that the lower end of the tubular body is bent, a cable is additionally installed in the body, on the lower end of which a rock cutting tool is fixed. The upper end of the cable is mounted on a rod, additionally installed in the housing and designed to transmit the cable translational and rotational motion during drilling. In the second embodiment, the downhole section also includes a tubular body and rock cutting tool. New in design is that the tubular body is made of a material capable of elastic bending. An additional cable is installed in the housing, at the lower end of which a rock cutting tool is fixed. The upper end of the cable is mounted on a tool that provides its rotational movement. The tubular body is made with the possibility of its translational movement in the drilling process.

Description

Группа полезных моделей относится к буровой технике, а именно к устройствам для бурения наклонных и горизонтальных скважин.A group of utility models relates to drilling equipment, namely, devices for drilling deviated and horizontal wells.

Известна забойная компоновка для искривления ствола скважины [АС СССР 1709053, опубл. 30.01.92 ]. Забойная компоновка имеет две секции, связанные между собой шарниром или гибким элементом. Забойный двигатель с долотом размещены в нижней секции компоновки, состоящей из двух частей, расположенных под острым углом друг к другу. Верхняя секция выполнена из двух частей, между которыми расположены цилиндр со штоком и упругий децентратор, который связан с верхней секцией посредством винтового несамотормозящего соединения.Known downhole layout for curvature of the wellbore [AS USSR 1709053, publ. 01/30/92]. The bottomhole layout has two sections connected by a hinge or a flexible element. The downhole motor with a chisel is located in the lower section of the layout, consisting of two parts located at an acute angle to each other. The upper section is made of two parts, between which there is a cylinder with a rod and an elastic decentrator, which is connected to the upper section by means of a non-self-locking screw connection.

В качестве прототипа выбрана забойная компоновка фирмы Геобур [Патент РФ №2151258, опубл. 20.06.2000 г.] 3абойная компоновка включает забойный двигатель, содержащий шпиндель с осевой опорой, регулировочной втулкой и ниппелем. На валу шпинделя закреплено долото и вблизи последнего радиально-упорный подшипник. В осевой опоре шпинделя расположен предварительно напряженный усилием F упругий элемент. С ниппелем и невращающейся частью радиально-упорного подшипника своими концами связан децентратор, имеющий, по крайней мере, одну упругую планку, с радиальным размером, равным половине диаметра долота. В процессе бурения интенсивность искривления обеспечивается за счет создания осевой нагрузки на долото. При осевой нагрузке, превышающей усилие напряжения упругого элемента, ниппель сближается с радиально-упорным подшипником, деформируя упругую планку децентратора, которая, упираясь в стенку скважины, создает отклоняющее усилие на долото.The bottomhole layout of the Geobur company was selected as a prototype [RF Patent No. 2151258, publ. 06/20/2000] The 3-face arrangement includes a downhole motor comprising a spindle with an axial support, an adjusting sleeve and a nipple. A chisel is fixed on the spindle shaft and near the last angular contact bearing. In the axial support of the spindle is located pre-stressed by a force F elastic element. With the nipple and the non-rotating part of the angular contact bearing, a decentrator is connected at its ends, having at least one elastic bar, with a radial size equal to half the diameter of the bit. During drilling, the intensity of curvature is ensured by creating an axial load on the bit. When the axial load exceeds the stress force of the elastic element, the nipple moves closer to the angular contact bearing, deforming the elastic strip of the decentralizer, which, abutting against the borehole wall, creates a deflecting force on the bit.

Прототип, как и другие конструкции для наклонных скважин, содержащих децентратор в качестве элемента, позволяющего изменить пространственную ориентацию породоразрушающего инструмента (долота) имеет сложную конструкцию с большим количеством деталей и переходников и шарнирных The prototype, like other designs for deviated wells containing a decentrator as an element that allows you to change the spatial orientation of the rock cutting tool (bit), has a complex structure with a large number of parts and adapters and articulated

соединений. Кроме того, такие конструкции позволяют изменить пространственную ориентацию долота на сравнительно небольшой угол (7-14°), при этом радиус искривления больше 10 м.compounds. In addition, such designs allow you to change the spatial orientation of the bit by a relatively small angle (7-14 °), while the radius of curvature is more than 10 m.

В основу полезной модели поставлена задача упрощения конструкции и создание забойной секции без шарнирных соединений. Кроме того, забойная секция должна позволять изменять угол наклона до 90° и иметь радиус искривления, сопоставимый с диаметром ствола скважины.The utility model is based on the task of simplifying the design and creating a downhole section without articulated joints. In addition, the bottomhole section should allow you to change the angle of inclination to 90 ° and have a radius of curvature comparable to the diameter of the wellbore.

Поставленная задача решается двумя вариантами полезной модели.The problem is solved in two versions of the utility model.

В первом варианте забойная секция устройства для бурения имеет в своем составе трубчатый корпус и породоразрушающий инструмент. Новым в конструкции является то, что нижний конец трубчатого корпуса загнут, в корпусе дополнительно установлен трос, на нижнем конце которого закреплен породоразрушающий инструмент. Верхний конец троса закреплен на стержне, дополнительно установленном в корпусе и предназначенном для передачи тросу поступательного и вращательного движения во время бурения.In the first embodiment, the downhole section of the drilling device includes a tubular body and a rock cutting tool. New in the design is that the lower end of the tubular body is bent, a cable is additionally installed in the body, on the lower end of which a rock cutting tool is fixed. The upper end of the cable is mounted on a rod, additionally installed in the housing and designed to transmit the cable translational and rotational motion during drilling.

Во втором варианте забойная секция также имеет в своем составе трубчатый корпус и породоразрушающий инструмент. Новым в конструкции является то, что трубчатый корпус выполнен из материала, способного к упругому изгибу. В корпусе дополнительно установлен трос, на нижнем конце которого закреплен породоразрушающий инструмент. Верхний конец троса закреплен на средстве, обеспечивающем его вращательное движение. Трубчатый корпус выполнен с обеспечением возможности осуществления его поступательного перемещения в процессе бурения.In the second embodiment, the downhole section also includes a tubular body and rock cutting tool. New in design is that the tubular body is made of a material capable of elastic bending. An additional cable is installed in the housing, at the lower end of which a rock cutting tool is fixed. The upper end of the cable is mounted on a tool that provides its rotational movement. The tubular body is made with the possibility of its translational movement in the drilling process.

Оба варианта связаны единым замыслом, поскольку в качестве элемента привода породоразрушающего элемента используется гибкий и упругий трос.Both options are connected by a single concept, since a flexible and elastic cable is used as a drive element of the rock cutting element.

Более подробно сущность полезной модели поясняется приведенными ниже примерами реализации и иллюстрируется чертежами, на которых схематично представлено: Фиг.1 - забойная секция по первому варианту. Фиг.2 - забойная секция по второму варианту. Фиг.3 - то же в динамике.In more detail, the essence of the utility model is illustrated by the following implementation examples and illustrated by drawings, which are schematically presented: Figure 1 - bottomhole section according to the first embodiment. Figure 2 - downhole section according to the second embodiment. Figure 3 is the same in dynamics.

В первом варианте забойная секция имеет в своем составе трубчатый корпус 1, нижний конец которого загнут. Угол загиба определяется углом бурения и может составлять до 90°. Внутри трубчатого корпуса 1 имеется стержень 2 (шток), In the first embodiment, the downhole section includes a tubular body 1, the lower end of which is bent. The bending angle is determined by the angle of drilling and can be up to 90 °. Inside the tubular body 1 there is a rod 2 (rod),

верхним концом присоединенный к традиционным элементам привода (например, приводная штанга) устройства для бурения, обеспечивающим поступательное и вращательное движение стержня 2. На нижнем конце стержня 2 закреплен упругий трос 3, выполненный из стали, полимерного или композитного материала. На нижнем конце троса закреплен породоразрушающий инструмент 4, например долото. В процессе бурения трубчатый корпус, предварительно установленный в заданное положение, остается неподвижным, а поступательное и вращательное движение через стержень 2 и трос 3 передается долоту, которое, разрушая породу, выдвигается на заданное расстояние А.the upper end attached to the traditional drive elements (for example, the drive rod) of the drilling device, providing translational and rotational movement of the rod 2. At the lower end of the rod 2 is fixed an elastic cable 3 made of steel, polymer or composite material. A rock cutting tool 4, for example a chisel, is fixed at the lower end of the cable. During drilling, the tubular body, pre-installed in a predetermined position, remains stationary, and the translational and rotational movement through the rod 2 and the cable 3 is transmitted to the bit, which, destroying the rock, extends a predetermined distance A.

Во втором варианте забойная секция имеет в своем составе трубчатый корпус 5, выполненный из материала, способного к упругому изгибу, например, из упругой стали, полимерного или композитного материала. В контексте данной полезной модели техническим эквивалентом является решение, в котором упругая гибкость трубчатого корпуса может достигаться не только свойствами материала, но и конструкцией трубчатого корпуса, например выполнением поперечных кольцевых гофров, и другими известными приемами.In the second embodiment, the downhole section includes a tubular body 5 made of a material capable of elastic bending, for example, of elastic steel, polymer or composite material. In the context of this utility model, the technical equivalent is a solution in which the elastic flexibility of the tubular body can be achieved not only by the properties of the material, but also by the design of the tubular body, for example by making transverse annular corrugations, and other known techniques.

Внутри корпуса 5 размещен трос 6, аналогичный описанному выше. На нижнем конце троса 6 закреплен породоразрушающий инструмент 7 (долото). Верхний конец троса 6 закреплен на средстве, обеспечивающем его вращательное движение, например, на концевике 8 приводной трубы 9.Inside the housing 5 there is a cable 6, similar to that described above. At the lower end of the cable 6 is fixed rock cutting tool 7 (chisel). The upper end of the cable 6 is fixed to the means for providing its rotational movement, for example, to the end 8 of the drive pipe 9.

На верхнем конце трубчатого корпуса 5 имеются упорные бурты 10, которыми через подшипники 11 корпус опирается на концевик 8. В процессе бурения вращательное движение долоту 7 передается через концевик и трос. При этом поступательное движение передается через упорные бурты 10 трубчатому корпусу, а следовательно, долоту. Таким образом, долото и трубчатый корпус осуществляют совместное поступательное движение. Поскольку и корпус и трос обладают упругостью и гибкостью, забойная секция может изменять направление бурения на необходимый угол, вплоть до 90°. At the upper end of the tubular body 5 there are thrust collars 10, which, through the bearings 11, the housing rests on the end 8. During the drilling process, the rotational movement of the bit 7 is transmitted through the end and the cable. In this case, the translational motion is transmitted through the thrust collars 10 to the tubular body, and therefore to the bit. Thus, the bit and the tubular body carry out a joint translational motion. Since both the body and the cable have elasticity and flexibility, the bottomhole section can change the direction of drilling by the required angle, up to 90 °.

При перемещении вниз приводной трубы на расстояние А долото переместиться на такое же расстояние в наклонном или горизонтальном направлении. Угол наклона задается направляющими, установленными, например, на обсадной колонне.When moving the drive pipe down a distance A, the bit will move the same distance in an inclined or horizontal direction. The angle of inclination is set by guides mounted, for example, on the casing.

Трубчатый корпус может быть снабжен любыми другими конструкционными средствами, которые позволяют осуществлять его поступательное перемещение в процессе бурения.The tubular body can be equipped with any other structural means that allow its translational movement during drilling.

В обоих вариантах полезной модели трос выполняет функцию гибкого вала. In both variants of the utility model, the cable acts as a flexible shaft.

Бурение может осуществляться в наклонной или горизонтальной плоскости. При этом радиус искривления, сопоставим с диаметром ствола скважины.Drilling can be carried out in an inclined or horizontal plane. Moreover, the radius of curvature is comparable with the diameter of the wellbore.

Claims

1. The downhole section of the drilling device, comprising a tubular body and a rock cutting tool, characterized in that the lower end of the tubular body is bent, an additional cable is installed in the housing, a rock cutting tool is fixed to its lower end, and the upper end of the cable is fixed to the rod, additionally installed in the housing and designed to transmit the cable translational and rotational motion during drilling.

2. The downhole section of the drilling device, comprising a tubular body and a rock cutting tool, characterized in that the tubular body is made of material capable of elastic bending, a cable is additionally installed in the housing, a rock cutting tool is fixed at its lower end, and the upper end the cable is mounted on a tool that provides its rotational movement, and the tubular body is made with the possibility of its translational movement during drilling.