Результат интеллектуальной деятельности: Долото для бурения на обсадной колонне

Изобретение относится к буровой технике, в частности к устройствам для бурения скважины, изготовленных из разбуриваемых материалов, и могут быть использованы для бурения на обсадной колонне.

Известен буровой башмак (патент US № 7096982 В2, Е21В 10/20, опубл. 29.08.2006 г.), включающий цилиндрический корпус с установленным в нем узлом из разбуриваемого металла, такого как алюминий, и резьбовой конец для присоединения к колонне обсадных труб. Инструмент включает лопасти с резцами PDC для разрушения горной породы, внутренние полости и каналы для подачи промывочной жидкости к забою, медные, керамические или твердосплавные насадки, установленные на выходе из этих каналов. В одном из конструктивных исполнений на башмаке внутренняя выдвигаемая разбуриваемая часть представляет узел, состоящий из сердечника и седла, через который осуществляется промывка и который является толкательным элементом в процессе раскрытия лопастей по мере достижения проектного забоя, после чего башмак разбуривается стандартным PDC долотом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является долото для бурения на обсадной колонне (патент РФ № 156923, МПК Е21В 10/64, опубл. 20.11.2015 г., бюл. № 32), включающее корпус с отверстиями и раздвижные лопасти с резцами PDC для разрушения горной породы, разбуриваемый узел, состоящий из седла и сердечника с отверстиями, на которых установлены насадки. Разбуриваемый узел выполнен из полимерного материала. В качестве полимерного материала используют полиамид.

Недостатками этих устройств являются:

- после бурения необходимого интервала и активации долота с раздвижением лопастей происходит отрыв лопастей от корпуса и при дальнейшем углублении скважины из-под этого долота постоянные зацепы компоновки за лопасти приводят к аварийной ситуации, связанной с заклиниванием компоновки;

- высокие крутящие моменты, возникающие при бурении этим долотом, приводят к нарушению резьбового соединения обсадной колонны, которое не предназначено для восприятия таких нагрузок и, как следствие, обсадная колонна становится не герметичной.

Технической задачей предлагаемого устройства является создание такой конструкции долота для бурения, которая позволяет бурить на обсадной колонне с допустимым крутящим моментом без нарушения резьбы и потери герметичности, а после его разбуривания обеспечить дальнейшее углубление скважины необходимого диаметра без затяжек и посадок бурильного инструмента.

Техническая задача решается долотом для бурения на обсадной колонне, включающим корпус, лопасти с резцами PDC для разрушения горной породы.

Новым является то, что лопасти с резцами PDC выполнены на сферической оправке с отверстиями, установленной на наклонной цапфе с каналом, соединенной резьбой с корпусом, имеющим калибрующие лопасти с износостойкими вставками и оснащенным промывочным каналом, соединенным с каналом наклонной цапфы и отверстиями оправки, в которые установлены гидромониторные насадки, при этом оправка, лопасти и цапфа выполнены из разбуриваемого материала.

На фиг. 1 показано долото для бурения на обсадной колонне.

На фиг. 2 показано долото для бурения на обсадной колонне с частичным разрезом.

Долото для бурения на обсадной колонне (фиг. 1) включает корпус 1, лопасти 2 с резцами PDC 3 для разрушения горной породы.

Лопасти 2 с резцами PDC 3 выполнены на сферической оправке 4 (фиг. 2) с отверстиями 5, установленной на наклонной цапфе 6 с каналом 7. Наклонная цапфа 6 соединена резьбой 8 с корпусом 1 (фиг. 1), имеющим калибрующие лопасти 9 с износостойкими вставками 10. Корпус 1 оснащен промывочным каналом 11 (фиг. 2), соединенным с каналом 7 наклонной цапфы 6 и отверстиями 5 оправки 4, в которые установлены гидромониторные насадки 12. Оправка 4, лопасти 2 и наклонная цапфа 5 выполнены из разбуриваемого материала, например, дюрали.

Долото для бурения на обсадной колонне работает следующим образом.

Долото соединяют с колонной обсадных труб 13 по внутренней резьбе 14 на корпусе 1 долота и спускают на забой скважины. Колонну обсадных труб 13 начинают вращать с одновременной подачей промывочной жидкости (бурового раствора) с осевой нагрузкой вниз, осуществляя процесс бурения.

Работа долота основана на режуще-истирающем действии. Конструкция долота позволяет снизить крутящий момент колонны при бурении за счет значительного снижения скорости вращения оправки 4 вокруг своей оси по сравнению со скоростью вращения колонны труб. При бурении резцы PDC 3, расположенные на лопастях 2, двигаются по сложным траекториям с различными характеристиками и пространственными положениями, они наносят на поверхность забоя сетку поражения, расчленяя тем самым забой на отдельные зоны, порода в которых будет обладать меньшей сопротивляемостью разрушению.

Кроме того, резцы PDC 3 при вращении оправки 4 периодически входят в контакт с породой на забое и выходят из него, успевая охладиться и предотвратить перегрев резцов PDC 3, что обуславливается кинематикой работы долота и значительно повышает стойкость резцов PDC 3 и снижает крутящий момент.

Благодаря тому, что на корпусе 1 выполнены калибрующие лопасти 9 с износостойкими вставками 10 значительно улучшается качество ствола скважины, что положительно влияет на прохождение колонны обсадных труб 13 в процессе бурения и дальнейшее качество цементирования.

Промывочная жидкость при прокачивании через колонну обсадных труб 13 попадает в промывочный канал 11 корпуса 1, затем попадает в канал 7 наклонной цапфы 6, далее в отверстия 5 оправки 4. Благодаря тому, что отверстия 5 оправки 4 снабжены гидромониторными насадками 12, в процессе бурения происходит размывание породы, эффективная очистка забоя и охлаждение резцов PDC 3.

Предлагаемая конструкция долота позволяет бурить на обсадной колонне с допустимым крутящим моментом без нарушения резьбы и потери герметичности, а после его разбуривания обеспечить дальнейшее углубление скважины необходимого диаметра без затяжек и посадок бурильного инструмента.