RU185927U1

RU185927U1 - DEVICE FOR DRILLING LONG HORIZONTAL WELLS

Info

Publication number: RU185927U1
Application number: RU2018120565U
Authority: RU
Inventors: Наиль Равильевич Ахмедов; Лилия Булатовна Хузина; Булат Айратович Хузин
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2018-12-25

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для бурения нефтяных и газовых скважин с протяженными горизонтальными окончаниями, в частности может быть применима в компоновке низа бурильной колонны (КНБК).Целью полезной модели является разработка устройства, которое позволит увеличить технико-экономические показатели бурения, посредством предупреждения прихвата бурильной колонны за счет создания оптимальной нагрузки на долото, т.е. разработка элемента низа бурильной колонны и расширение функциональных возможностей, которые позволят бурить протяженные горизонтальные участки ствола скважины, и ликвидировать недохождение бурильного инструмента до проектной глубины забоя.Технический результат - изменение силы трения покоя на силу трения скольжения, ввиду этого значительно уменьшается сопротивление движению бурового инструмента.Поставленная цель достигается тем, что устройство содержит цилиндрический корпус со встроенными роликами, часть из которых является точками опоры, находящимися на определенном расстоянии друг от друга. Встроенные ролики соприкасаются со стенками ствола скважины, вращаются и придают движение вперед всей компоновке низа бурильной колонны. Вращение встроенных роликов происходит за счет прохождения потока промывочной жидкости и силы трения скольжения в цилиндрическом корпусе. Узел управления позволяет фиксировать пространственные параметры скважины, параметры режима бурения (осевая нагрузка, расход промывочной жидкости, частота вращения породоразрушающего инструмента и т.п.).The utility model relates to the oil and gas industry and is designed for drilling oil and gas wells with long horizontal ends, in particular, it can be used in the layout of the bottom of the drill string (BHA). The purpose of the utility model is to develop a device that will increase the technical and economic performance of drilling, by prevention of sticking of the drill string by creating the optimal load on the bit, i.e. development of the bottom element of the drill string and the expansion of functionality that will allow you to drill long horizontal sections of the wellbore, and eliminate the shortfall of the drilling tool to the design depth of the bottomhole. The technical result is a change in the static friction force on the sliding friction force, which significantly reduces the resistance to movement of the drilling tool. This goal is achieved in that the device comprises a cylindrical body with integrated rollers, some of which are kami support located at a certain distance from each other. Built-in rollers are in contact with the walls of the borehole, rotate and give forward movement to the entire layout of the bottom of the drill string. The rotation of the built-in rollers is due to the passage of the flow of the flushing fluid and the sliding friction force in the cylindrical body. The control unit allows you to record the spatial parameters of the well, the parameters of the drilling mode (axial load, flow rate of flushing fluid, rotational speed of the rock cutting tool, etc.).

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для бурения нефтяных и газовых скважин с протяженными горизонтальными окончаниями, в частности может быть применима в компоновке низа бурильной колонны (КНБК).The utility model relates to the oil and gas industry and is intended for drilling oil and gas wells with long horizontal ends, in particular, it can be used in the layout of the bottom of the drill string (BHA).

Предпосылки для создания полезной модели.Prerequisites for creating a utility model.

Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.Analysis of the current level of technology in this field showed the following.

На сегодняшний день большую часть запасов нефти составляют трудноизвлекаемые, разрабатывать которые приходится с помощью горизонтальных скважин, ввиду максимально возможного охвата проницаемых участков продуктивного пласта. Как известно, в горизонтальной части скважины компоновка низа бурильной колонны лежит на нижней стенке, что приводит к прихвату компоновки и торможению движения бурильных инструментов, и в определенный момент сила трения увеличивается настолько, что движение бурильных инструментов прекращается. При бурении горизонтальных участков возможны обвалы, осыпи, происходит осаждение шлама, что приводит к дюнообразованию, способствуя созданию аварийных ситуаций. Таким образом, создается недостаточная осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент - долото, что в свою очередь снижает механическую скорость бурения, дополнительно затрачивается время на проводку горизонтального участка или на перебуривание ствола скважины заново, т.е. проведение повторных работ, в связи с чем увеличивается срок строительства скважины.Today, most of the oil reserves are hard to recover, which have to be developed using horizontal wells, due to the maximum possible coverage of permeable sections of the reservoir. As you know, in the horizontal part of the borehole the layout of the bottom of the drill string lies on the bottom wall, which leads to a sticking of the layout and inhibition of the movement of the drilling tools, and at a certain moment the friction force increases so that the movement of the drilling tools stops. When drilling horizontal sections, collapses, screes are possible, and sludge settles, which leads to dune formation, contributing to the creation of emergency situations. Thus, insufficient axial load is created on the rock cutting tool - the bit, which in turn reduces the mechanical drilling speed, additional time is spent on posting a horizontal section or re-drilling the wellbore, i.e. carrying out repeated work, in connection with which the construction period of the well increases.

Известен скважинный трактор (патент РФ №2354801, МПК Е21В 23/00, от 10.05.2009 г.), включающий корпус, механизмы для прижатия или отжатия колес к стенкам скважины, колеса, прижимаемые к стенкам скважины и снабженные механизмами, блокирующими вращение колес.A well-known tractor (RF patent No. 2354801, IPC ЕВВ 23/00, dated May 10, 2009), including a housing, mechanisms for pressing or pressing wheels against the walls of the well, wheels pressed against the walls of the well and equipped with mechanisms that block the rotation of the wheels.

Причинами, препятствующими достижению требуемого технического результата данным устройством, является сложность конструкции и эксплуатации и большая вероятность несрабатывания выдвижных устройств.The reasons that impede the achievement of the required technical result by this device is the complexity of the design and operation and the high probability of failure of the retractable devices.

Ближайшим аналогом заявленного технического решения является устройство для доставки приборов в горизонтальную скважину (патент РФ №2236549, МПК Е21В 23/14, от 20.09.2004), которое содержит в себе цилиндрический корпус, электромотор, насос, гидромотор, расклинивающие опоры, активатор расклинивающих опор, колеса. Данное устройство позволяет транспортировать геофизические приборы в горизонтальную часть ствола скважины.The closest analogue of the claimed technical solution is a device for delivering devices to a horizontal well (RF patent No. 2236549, IPC ЕВВ 23/14, 09/20/2004), which contains a cylindrical body, an electric motor, a pump, a hydraulic motor, wedging supports, an activator of wedging supports wheels. This device allows you to transport geophysical instruments in the horizontal part of the wellbore.

Недостаток устройства заключается в том, что данный прибор не применим для бурения скважины, так как оборудование спускается в ствол скважины на каротажном кабеле.The disadvantage of this device is that this device is not applicable for drilling a well, as the equipment descends into the wellbore on a wireline cable.

Целью полезной модели является разработка устройства, которое позволит увеличить технико-экономические показатели бурения, посредством предупреждения прихвата бурильной колонны за счет создания оптимальной нагрузки на породоразрушающий бурильный инструмент - долото, т.е. разработка элемента низа бурильной колонны и расширение функциональных возможностей, которые позволят бурить протяженные горизонтальные участки ствола скважины, и ликвидировать недохождение бурильного инструмента до проектной глубины забоя.The purpose of the utility model is to develop a device that will increase the technical and economic performance of drilling by preventing the sticking of the drill string by creating the optimal load on the rock cutting tool - a bit, i.e. development of an element of the bottom of the drill string and the expansion of functionality that will allow you to drill long horizontal sections of the wellbore, and eliminate the shortfall of the drilling tool to the design depth of the bottom.

Технический результат - изменение силы трения покоя на силу трения скольжения, ввиду этого значительно уменьшается сопротивление движению бурильного инструмента.The technical result is a change in the static friction force on the sliding friction force, because of this, the resistance to movement of the drilling tool is significantly reduced.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин содержит цилиндрический корпус со встроенными роликами, часть из которых являются точками опоры, находящимися на определенном расстоянии друг от друга. Встроенные ролики контактируют и взаимодействуют со стенками ствола скважины, вращаются и придают движение вперед всей компоновке низа бурильной колонны. Вращение встроенных роликов происходит за счет прохождения потока промывочной жидкости и силы трения скольжения в цилиндрическом корпусе, обеспечивая закрепление в породе с возможностью проталкивания бурильного инструмента. В узел управления входят встроенные датчики замера пространственных параметров и параметров режима бурения, что позволяет фиксировать пространственные параметры скважины, параметры режима бурения (осевая нагрузка на долото, расход промывочной жидкости, частота вращения породоразрушающего инструмента и т.п.), с возможностью передачи параметров по гидравлическому каналу связи на поверхность.This goal is achieved in that the device for drilling long horizontal wells contains a cylindrical body with integrated rollers, some of which are pivots located at a certain distance from each other. Built-in rollers contact and interact with the walls of the borehole, rotate and give forward movement to the entire layout of the bottom of the drill string. The rotation of the built-in rollers occurs due to the passage of the flow of the flushing fluid and the sliding friction force in the cylindrical body, providing fastening in the rock with the possibility of pushing the drilling tool. The control unit includes built-in sensors for measuring spatial parameters and parameters of the drilling mode, which allows you to record the spatial parameters of the well, parameters of the drilling mode (axial load on the bit, flow rate of flushing fluid, rotational speed of the rock cutting tool, etc.), with the possibility of transmitting parameters hydraulic communication channel to the surface.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью прилагаемых чертежей, где наThe inventive utility model is illustrated using the accompanying drawings, where

- фиг. 1 представлено устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин;- FIG. 1 shows a device for drilling long horizontal wells;

фиг. 2 изображено устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин, вид спереди.FIG. 2 shows a device for drilling long horizontal wells, front view.

Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин (фиг. 1, фиг. 2) содержит в себе цилиндрический корпус 1, узел управления 2, встроенные ролики 3, внутреннюю резьбу 4 и наружную резьбу 5.A device for drilling long horizontal wells (Fig. 1, Fig. 2) comprises a cylindrical body 1, a control unit 2, integrated rollers 3, an internal thread 4 and an external thread 5.

Устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин работает следующим образом.A device for drilling long horizontal wells works as follows.

На буровой площадке производят сборку компоновки низа бурильной колонны, состоящую из породоразрушающего инструмента, винтового забойного двигателя, опорно-центрирующих устройств, в которую включают устройство для бурения протяженных горизонтальных скважин. Данное устройство закрепляют в компоновке низа бурильной колонны с помощью резьбовых соединений - внутренней 4 и наружной 5 резьбы. После сборки, КНБК спускают на забой скважины для бурения протяженного горизонтального участка. Для запуска устройства включают буровые насосы и создают циркуляцию промывочной жидкости, обеспечивая необходимое давление для активации устройства, вследствие чего встроенные ролики 3 переходят в рабочее положение. Изменение силы трения покоя на силу трения скольжения значительно уменьшает сопротивление движению бурильного инструмента. Поток промывочной жидкости проходит через цилиндрический корпус 1, в котором происходит вращение встроенных роликов 3 и таким образом, поток промывочной жидкости приводит в движение всю компоновку низа бурильной колонны. Узел управления 2 служит для считывания параметров пространственного положения скважины и режимов бурения: расхода промывочной жидкости на забое, частоту вращения породоразрушающего инструмента, осевую нагрузку на долото. Все параметры по гидравлическому каналу связи передаются на поверхность, где полученные данные при необходимости контролируются.At the drilling site, the assembly of the bottom of the drill string is performed, consisting of a rock cutting tool, a downhole screw motor, support-centering devices, which include a device for drilling long horizontal wells. This device is fixed in the layout of the bottom of the drill string using threaded connections - internal 4 and external 5 threads. After assembly, the BHA is lowered to the bottom of the well for drilling an extended horizontal section. To start the device include drilling pumps and create a circulation of flushing fluid, providing the necessary pressure to activate the device, as a result of which the built-in rollers 3 go into working position. Changing the resting friction force to the sliding friction force significantly reduces the resistance to movement of the drilling tool. The flow of flushing fluid passes through a cylindrical body 1, in which the built-in rollers 3 rotate, and thus, the flow of flushing fluid drives the entire layout of the bottom of the drill string. The control unit 2 serves to read the parameters of the spatial position of the well and drilling modes: flow of flushing fluid at the bottom, rotational speed of the rock cutting tool, axial load on the bit. All parameters are transmitted via a hydraulic communication channel to the surface, where the received data is controlled if necessary.

Преимуществом полезной модели является ее относительная дешевизна в связи с тем, что устройство не требует дополнительных электрических линий связи, кабелей, так как она является автономной системой. Спуск и подъем оборудования в скважину производится единой компоновкой на расчетную глубину.The advantage of the utility model is its relative cheapness due to the fact that the device does not require additional electric communication lines, cables, since it is an autonomous system. The descent and lifting of equipment into the well is made by a single arrangement to the calculated depth.

Применение устройства для бурения протяженных горизонтальных скважин увеличивает функциональность, в связи с тем, что оно позволяет исключить, или минимизировать аварийные ситуации, связанные с бурением горизонтальных участков, при котором возможны осложнения, а отсутствие необходимости применения наддолотного модуля приводит к удешевлению конструкции, а также данное устройство обеспечивает дохождение бурового инструмента до проектного забоя на горизонтальных участках.The use of a device for drilling long horizontal wells increases the functionality, due to the fact that it allows to eliminate or minimize emergency situations associated with the drilling of horizontal sections, in which complications are possible, and the absence of the need for an over-bit module reduces the cost of the design, as well as this the device ensures that the drilling tool reaches the design face in horizontal sections.

В совокупности это способствует снижению энергетических затрат, сокращению времени строительства скважины, повышению эффективности и надежности бурения, что обеспечивает высокие технико-экономические показатели.Together, this helps to reduce energy costs, reduce well construction time, increase the efficiency and reliability of drilling, which ensures high technical and economic indicators.

Claims

A device for drilling long horizontal wells, consisting of a cylindrical body and rollers, characterized in that it contains integrated rollers, some of which are pivots located at a certain distance from each other, and a control unit, while the built-in rollers are made with the possibility of contact and interaction with the walls of the wellbore, rotation due to the passage of the flow of flushing fluid and sliding friction, fixing in the rock with the possibility of pushing the drilling tool, and in the control unit includes built-in sensors for measuring spatial parameters and parameters of the drilling mode — axial load on the bit, flow rate of flushing fluid at the bottom, rotational speed of the rock cutting tool with the ability to transfer parameters via a hydraulic communication channel to the surface.