Буровое долото и способ использования
Номер патента: 7829
Опубликовано: 27.02.2007
Авторы: Зейслинг Дюрре Ханс, Савинья Жан -Мишель Клод Гастон
Формула / Реферат
1. Способ извлечения массива соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе скважины, образованной в земной формации, предусматривающий:
a) спуск бурового долота, предназначенного для дальнейшего бурения ствола скважины, в колонну обсадных труб, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт, причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу;
b) вращение указанного бурового долота внутри указанной колонны обсадных труб; а также
c) использование указанных средств управления таким образом, чтобы обеспечивалось наличие упомянутого усилия заданной величины, прикладываемого к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное буровое долото включает в себя плечо расширителя ствола скважины, перемещающееся в радиальном направлении относительно упомянутой оси вращения, и, кроме того, тем, что на указанном плече расширителя ствола скважины располагаются указанные приспособления для врезания в пласт и каждый из указанных предохранительных элементов, а также тем, что при выполнении операции (с) с помощью указанных средств управления осуществляется соответствующее перемещение указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу относительно указанной оси вращения.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанные средства управления включают в свой состав насос для подачи бурового раствора по бурильной колонне внутрь указанного бурового долота, а также тем, что в ходе выполнения операции (с) обеспечивается работа насоса в режиме регулируемой величины подачи насоса.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обеспечивается возможность одновременного перемещения указанного бурового долота внутри указанной колонны обсадных труб в осевом направлении при выполнении операций (b) и (с).
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительно предусматривается перед выполнением операций (b) и (с) пробурить с помощью указанного бурового долота в упомянутом массиве соответствующего материала продольную скважину, в результате чего оставшаяся нетронутой часть указанного массива соответствующего материала образует вокруг этой скважины как бы кольцо, а также тем, что во время выполнения операций (b) и (с) начинают перемещать указанное буровое долото внутри упомянутой продольной скважины в осевом направлении, извлекая при этом оттуда оставшуюся кольцеобразную часть удаляемого массива.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что во время выполнения операций (b) и (с) указанное буровое долото перемещают в осевом направлении вверх внутри упомянутой продольной скважины.
7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что указанный массив соответствующего материала представляет собой массив затвердевшего цемента, находящийся внутри нижнего концевого участка указанной колонны обсадных труб.
8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанный массив соответствующего материала простирается внутрь нижнего концевого участка указанной колонны обсадных труб, причем упомянутый нижний концевой участок указанной колонны обсадных труб имеет больший внутренний диаметр, чем вся остальная часть указанной колонны обсадных труб.
9. Буровое долото, предназначенное для бурения ствола скважины в земной формации, причем указанное буровое долото приспособлено к тому, чтобы извлекать массив соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе указанной скважины, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт, причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу.
10. Буровое долото по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя плечо расширителя ствола скважины, перемещающееся в радиальном направлении относительно упомянутой оси вращения, и, кроме того, тем, что на указанном плече расширителя ствола скважины располагаются указанные приспособления для врезания в пласт и каждый из указанных предохранительных элементов, а также тем, что с помощью указанных средств управления осуществляется соответствующее перемещение указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу относительно упомянутой оси вращения.
11. Буровое долото по п.10, отличающееся тем, что указанное плечо расширителя ствола скважины снабжено разъединяемыми стопорными средствами, предназначенными для временной блокировки указанного плеча расширителя ствола скважины в положении, в котором оно отведено назад в радиальном направлении.
12. Буровое долото по п.11, отличающееся тем, что указанные стопорные средства разъединяются под воздействием указанных средств управления.
13. Буровое долото по любому из пп.10-12, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен в виде вставки к указанному плечу расширителя ствола скважины или как неотъемлемая часть, выполненная за одно целое с указанным плечом расширителя ствола скважины.
14. Буровое долото по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что указанное плечо расширителя ствола скважины снабжено соответствующими калибровочно-предохранительными средствами, предназначенными для защиты указанного плеча расширителя ствола скважины против износа во время последующего бурения ствола скважины с помощью указанного бурового долота, а также тем, что указанный предохранительный элемент расположен наверху указанных калибровочно-предохранительных средств с наружной, в радиальном направлении, его стороны.
15. Буровое долото по п.14, отличающееся тем, что указанные калибровочно-предохранительные средства и указанный предохранительный элемент выполнены за одно целое друг с другом.
16. Буровое долото по любому из пп.10-15, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент имеет скругленную часть, выступающую в радиальном направлении наружу относительно указанного плеча расширителя ствола скважины.
17. Буровое долото по любому из пп.9-16, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен в виде скребка, предназначенного для скобления упомянутого массива соответствующего материала.
18. Буровое долото по любому из пп.9-17, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен таким образом, что он, по существу, способен исчезнуть вследствие его износа при бурении в указанной земной формации, осуществляемом с помощью указанного бурового долота.
19. Буровое долото по любому из пп.9-18, отличающееся тем, что упомянутый массив соответствующего материала, который предстоит удалить из указанной колонны обсадных труб, представляет собой массив затвердевшего цемента, находящийся внутри нижнего концевюую участка указанной колонны обсадных труб.
Текст
007829 Настоящее изобретение относится к способу извлечения массива соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе скважины, образованной в земной формации. Кроме того, настоящее изобретение относится также к буровому долоту, использующемуся при осуществлении способа согласно настоящему изобретению. В процессе бурения ствола скважины в какой-либо земной формации, например, для того чтобы получить скважину в целях осуществления разведочных работ или добычи природных углеводородов,как правило, в скважине на определенном этапе бурильных работ, еще до начала более глубокого бурения, устанавливается колонна стальных обсадных труб для обеспечения сохранности интервала ствола скважины, уже пройденного бурением. После установки колонны обсадных труб, для того чтобы затем достичь забоя скважины, через колонну обсадных труб спускается буровое долото, после чего буровые работы возобновляются. Спуск бурового долота через колонну обсадных труб влечет за собой опасность повреждения стенки колонны обсадных труб, вызываемую, в частности, в связи с тем, что обычно выбирается такое новое буровое долото, которое имеет острые шарошки, предназначенные для врезания в пласт и выполненные, преимущественно, в виде срезающих шарошек, которые обладают повышенной твердостью по сравнению с материалом колонны стальных обсадных труб и способны даже прорезать колонну обсадных труб насквозь. Поскольку колонна обсадных труб, как правило, предназначается для нахождения ее в стволе скважины в течение длительного времени, весьма нежелательно, чтобы колонна обсадных труб получила при этом какие-либо повреждения. Кроме того, колонна обсадных труб, находящаяся в стволе буровой скважины, часто подвергается цементации. Общепринятые способы цементирования колонны обсадных труб сопряжены при их осуществлении с тем, что некоторое количество затвердевшего цементного раствора, а также и кое-какие вспомогательные приспособления, к примеру, такие как пробки, применяемые для цементирования скважины, остаются внутри башмака колонны обсадных труб. Все это в дальнейшем подлежит выбуриванию для того, чтобы обнажился забой скважины, и можно было продолжить бурение. Однако выбуривание оставшегося затвердевшего цементного раствора и удаление вспомогательных приспособлений из ствола скважины может повлечь за собой опасность повреждения ствола скважины шарошками бурового долота, применяемого для врезания в пласт. В особенности, такая опасность может возникнуть в том случае,когда стремятся оставить в стволе скважины как можно меньше затвердевшего цементного раствора,например, при наличии необходимости в обеспечении герметичного соединения некоторой части нижнего конца ствола скважины с соответствующей частью верхнего конца другого ствола скважины или же с какой-либо короткой колонной труб, не доходящей до устья скважины. Таким образом, назрела необходимость в создании такого усовершенствованного способа извлечения массива соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, который позволил бы устранить все вышеупомянутые проблемы. Способ, предлагаемый согласно настоящему изобретению, предусматривает:a) спуск бурового долота, предназначенного для дальнейшего бурения ствола скважины, в колонну обсадных труб, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт, причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу;b) вращение указанного бурового долота внутри указанной колонны обсадных труб; а такжеc) использование указанных средств управления таким образом, чтобы обеспечивалось наличке упомянутого усилия заданной величины, прикладываемого к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу. Другой отличительной особенностью настоящего изобретения является создание бурового долота,предназначенного для бурения ствола скважины в земной формации, причем указанное буровое долото приспособлено к тому, чтобы извлекать массив соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе указанной скважины, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт, причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предо-1 007829 хранительному элементу в радиальном направлении наружу. При этом обеспечивается наличие предохранительного элемента, который предотвращает возможность соприкосновения указанных приспособлений для врезания в пласт с внутренней поверхностью колонны обсадных труб, и, кроме того, указанный предохранительный элемент не повреждает внутреннюю поверхность колонны обсадных труб благодаря тому, что указанный предохранительный элемент способен перемещаться в радиальном направлении наружу с заданным усилием. Таким образом, указанный предохранительный элемент позволяет обеспечить удаление нежелательного материала из внутренней части колонны обсадных труб безопасным способом. Соответственно, предлагаемое буровое долото включает в себя корпус долота и плечо расширителя ствола скважины, перемещающееся в радиальном направлении относительно оси вращения, при этом на указанном плече расширителя ствола скважины располагаются приспособления для врезания в пласт и каждый из указанных предохранительных элементов, а при выполнении операции (с) с помощью указанных средств управления осуществляется соответствующее перемещение указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу относительно указанной оси вращения. Благодаря перемещению указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении, указанный предохранительный элемент прижимается к внутренней стенке колонны обсадных труб,зачищая при этом указанную колонну обсадных труб, в результате чего очистка колонны обсадных труб осуществляется без возникновения при этом какой-либо опасности повреждения указанной колонны обсадных труб шарошками, предназначенными для врезания в пласт. Предпочтительно было бы, чтобы соответствующие средства управления включали в свой состав насос для подачи бурового раствора внутрь бурового долота, и при этом в ходе выполнения операции (с) обеспечивалась бы работа насоса в режиме регулируемой величины расхода бурового раствора, подаваемого в буровое долото. Для того чтобы обеспечить постепенное удаление нежелательного материала из внутренней части колонны обсадных труб, целесообразно было бы обеспечить возможность одновременного перемещения бурового долота внутри колонны обсадных труб в осевом направлении при выполнении операций (b) и(с). В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения сначала с помощью бурового долота в упомянутом массиве соответствующего материала пробуривается продольная скважина, в результате чего оставшаяся нетронутой часть указанного массива соответствующего материала образует вокруг этой скважины как бы кольцо, а затем начинают перемещать буровое долото внутри упомянутой продольной скважины в осевом направлении вверх и вниз, извлекая при этом оттуда оставшуюся кольцеобразную часть удаляемого массива, образовавшуюся вокруг упомянутой продольной скважины. Предпочтительно было бы, чтобы указанный предохранительный элемент сразу же или постепенно истирался, как только буровое долото начнет бурить ствол скважины дальше вглубь для того, чтобы бурение ствола скважины могло быть затем продолжено в соответствии с номинальным диаметром, установленным для бурения данной скважины, исходя из соответствующих характеристик приспособлений,применяемых для врезания в пласт, и без каких-либо при этом помех со стороны указанного предохранительного элемента. В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения указанный предохранительный элемент истирается, когда он приходит в соприкосновение с соответствующей подземной формацией. Например, такого эффекта можно добиться, выполнив указанный предохранительный элемент из материала, обладающего сбалансированной износоустойчивостью, т.е. с одной стороны, такой материал имеет достаточную износостойкость для предотвращения соприкосновения указанных приспособлений для врезания в пласт с внутренней поверхностью колонны обсадных труб, а, с другой стороны,такой материал быстро изнашивается, вступая в контакт с соответствующей подземной формацией, как только буровое долото выйдет из колонны обсадных труб и начнет бурить эту формацию. В типичных случаях, в качестве указанной колонны обсадных труб может использоваться колонна стальных обсадных труб. Ниже следует более подробное описание отдельных примеров осуществления настоящего изобретения, которое ведется со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 представляет собой схематическое изображение бурового долота, используемого при осуществлении способа согласно настоящему изобретению; фиг. 2 представляет собой схематическое изображение плеча расширителя ствола скважины, которым оснащается буровое долото; фиг. 3 представляет собой схематическое изображение первого альтернативного варианта исполнения плеча расширителя ствола скважины, которое предназначается для использования его в конструкции бурового долота; фиг. 4 представляет собой схематическое изображение второго альтернативного варианта исполнения плеча расширителя ствола скважины, которое предназначается для использования его в конструкции бурового долота; и фиг. 5 а-5d иллюстрируют возможные различные варианты расположения шарошек, предназначен-2 007829 ных для врезания в пласт, и предохранительных элементов, располагаемых на плече расширителя ствола скважины; фиг. 6 представляет собой схематическое изображение бурового долота, показанного на фиг. 1, но уже спущенного в колонну обсадных труб на начальной стадии зачистки внутренней части колонны обсадных труб; фиг. 7 представляет собой схематическое изображение бурового долота во время проведения следующей стадии зачистки внутренней части колонны обсадных труб; фиг. 8 представляет собой схематическое изображение бурового долота во время проведения очередной следующей стадии зачистки внутренней части колонны обсадных труб; фиг. 9 представляет собой схематическое изображение нижнего конца колонны обсадных труб после подсоединения к ней следующей колонны обсадных труб. На прилагаемых чертежах одинаковые детали обозначены одними и теми же номерами позиций. Как показано на фиг. 1, на которой изображено буровое долото 1, предназначенное для бурения ствола скважины в соответствующей земной формации, указанное буровое долото 1 во время бурения вращается вокруг своей продольной оси (которая обозначена на чертеже позицией А). Это буровое долото включает в себя корпус 2 долота, имеющий цилиндрическую форму, соединительную часть 4, предназначенную для подсоединения бурового долота 1 к бурильной колонне (которая не показана), направляющий участок 6 долота, находящийся на нижнем конце бурового долота, и плечи 8 расширителя ствола скважины, выполненные с обеспечением возможности перемещения их в радиальном направлении между отведенным назад положением и выдвинутом вперед своим положением. Каждое плечо 8 расширителя ствола скважины приводится в движение при помощи соответствующего узла, представляющего собой цилиндр с поршнем (этот узел на фигуре не показан) и размещенного в корпусе 2 долота, причем для регулировки положения поршня в этом цилиндре используется давление бурового раствора, подаваемого насосом с поверхности земли внутрь бурильной колонны. Каждое плечо 8 расширителя ствола скважины временно удерживается в отведенном назад положении с помощью срезаемого штифта (на чертеже он не показан), предотвращающего перемещение плеча 8 расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу. Срезаемый штифт выполнен таким образом, чтобы он ломался при соответствующем пороговом значении давления бурильного раствора, подаваемого насосом в бурильную колонну и оказывающего соответствующее воздействие на указанный узел, представляющий собой цилиндр с поршнем. Плечо 8 расширителя ствола скважины показано более подробно на фиг. 2, где изображены многочисленные шарошки 10, предназначенные для врезания в пласт, а также предохранительный элемент 12,расположенный на наружной - в радиальном направлении - поверхности 14 плеча 8 расширителя ствола скважины. Предохранительный элемент 12 выступает наружу в радиальном направлении дальше, чем шарошки 10, предназначенные для врезания в пласт, т.е. иными словами, предохранительный элемент 12 выступает за пределы габаритов, обозначенных номинальным диаметром, установленным для бурения при помощи данного бурового долота 1. Предпочтительно, чтобы предохранительный элемент 12 имел притупленную форму, например, закругленную или же плоскую форму с соответствующим скосом. Таким образом, при наличии предохранительного элемента 12 обеспечивается соответствующий зазор между шарошками 10 и внутренней поверхностью колонны обсадных труб, благодаря чему предотвращается сама возможность повреждения внутренней поверхности колонны обсадных труб шарошками 10,предназначенными для врезания в пласт. Кроме того, предохранительный элемент 12 является достаточно износоустойчивым для осуществления эффективной зачистки колонны обсадных труб с целью удаления с ее поверхности каких-либо нежелательных остаточных материалов, к примеру, таких как затвердевший цементный раствор, но обладает меньшей твердостью по сравнению с шарошками 10, предназначенными для врезания в пласт. Таким образом, при этом обеспечивается быстрое истирание предохранительного элемента 12 в процессе последующего бурения ствола скважины при помощи такого бурового долота 1, благодаря чему предохранительный элемент 12 больше уже не будет препятствовать дальнейшему бурению ствола скважины. Целесообразно было бы в качестве материала для изготовления предохранительного элемента 12 применить карбид вольфрама или же закаленную и(или) термообработанную сталь. Указанные материалы обладают достаточно высокой износоустойчивостью для получения желательного зазора по отношению к колонне обсадных труб, а также для обеспечения необходимой защиты колонны обсадных труб, но, истираясь, быстро исчезают во время бурения вглубь формации горной породы. Существует реальная возможность соответственно отрегулировать степень износоустойчивости карбида вольфрама, исходя из сложившихся обстоятельств, посредством изменения количества кобальта, содержащегося в сплаве,и(или) за счет изменения гранулометрического состава материала сплава. Существенным преимуществом, обеспечиваемым при применении стали, для изготовления предохранительного элемента, является возможность производить механическую обработку такого предохранительного элемента как неотъемлемой составной части плеча расширителя ствола скважины. Вместо того чтобы использовать предохранительный элемент, выполненный таким образом, чтобы он быстро истирался в процессе последующего бурения соответствующей формации горной породы,-3 007829 можно будет также применить и такой предохранительный элемент, который выполняется таким образом, чтобы обеспечивалась возможность отводить его назад в радиальном направлении относительно плеча 8 расширителя ствола скважины или же относительно шарошек 10, предназначенных для врезания в пласт. Предохранительный элемент 12 располагается с соответствующим смещением в осевом направлении вверх по отношению к шарошкам 10, предназначенным для врезания в пласт, т.е. в противоположном направлении по отношению к тому направлению, в котором производится бурение при помощи бурового долота 1. Таким образом, предохранительный элемент 12, следуя за шарошками 10, предназначенными для врезания в пласт, защищает внутреннюю поверхность колонны обсадных труб от повреждений во время зачистки нижней концевой части колонны обсадных труб. На фиг. 3 показан первый альтернативный вариант исполнения плеча 8 расширителя ствола скважины, в котором дополнительно предусматривается наличие на плече 8 расширителя ствола скважины соответствующей постоянной калибровочно-предохранительной зоны 14 а, выполняемой в виде вставки,изготовленной из твердого материала. На фиг. 4 показан второй альтернативный вариант исполнения плеча 8 расширителя ствола скважины, в котором предохранительный элемент 12 располагается поверх постоянной калибровочнопредохранительной зоны 14 а. Преимущество, получаемое при таком расположении предохранительного элемента, заключается в том, что плечо 8 расширителя ствола скважины может иметь сравнительно меньший размер в поперечном своем сечении. Целесообразно было бы также, чтобы указанная постоянная калибровочно-предохранительная зона 14 а была выполнена таким образом, чтобы она составляла при этом одно единое целое с предохранительным элементом 12, образуя вместе с ним соответствующую многослойную структуру. Как показано на этих чертежах, наружная поверхность предохранительного элемента 12 располагается таким образом, что она выступает в радиальном направлении наружу и смещена в осевом направлении вверх относительно шарошек 10, предназначенных для врезания в пласт,а также относительно поверхности указанной калибровочно-предохранительной зоны. На фиг. 5 а-5d схематически показаны возможные различные варианты расположения шарошек 10,предназначенных для врезания в пласт, а также предохранительных элементов 12 на наружной поверхности 14 плеча 8 расширителя ствола скважины. В конструкциях, показанных на фиг. 5 а и 5b, предусматривается наличие двух предохранительных элементов 12, расположенных над шарошками 10, предназначенными для врезания в пласт. На фиг. 5 с и 5d показано, что предохранительный элемент 12 выполняется в виде элемента, имеющего удлиненную форму и находящегося на одной линии с осью вращения А (фиг. 5 с), либо расположенного под углом относительно оси вращения А (фиг. 5d). Предохранительные элементы удлиненной формы выполняются в виде цилиндрических вставок, имеющих, по существу, сферические концы. Далее, как показано на фиг. 6, буровое долото 1, подсоединенное к нижнему концу бурильной колонны 15, спускают в колонну обсадных труб 16, которая пропущена вниз внутрь ствола скважины (не показан), пробуриваемой в соответствующей земной формации. Колонна обсадных труб 16 имеет нижний концевой участок 18 (далее называемый раструбом), внутренний и наружный диаметр которого больше по сравнению с диаметром всей остальной части 19 колонны обсадных труб 16. В результате проведения работ по цементированию, в процессе которых с целью закрепления колонны обсадных труб 16 в стволе скважины производится закачивание цементного раствора через колонну обсадных труб в кольцевое затрубное пространство, находящееся между колонной обсадных труб 16 и стволом скважины,в раструбе 18 постепенно накапливается масса затвердевшего цементного раствора 20. Кроме того, сверху образовавшего массива затвердевшего цементного раствора 20 обычно находится еще цементировочный пакер 24. На фиг. 7 буровое долото 1 и колонна обсадных труб 16 показаны в таком своем положении, которое они занимают уже после того, как буровое долото пробурит соответствующую сквозную продольную скважину 26 через массив затвердевшего цементного раствора 20, при этом остаточная часть 27 затвердевшего цементного раствора приобретает кольцеобразную форму. На фиг. 8 буровое долото 1 и обсадная труба 16 показаны в таком своем положении, которое они занимают во время зачистки внутренней поверхности колонны обсадных труб 16, проводимой с целью удаления из нее кольцеобразной остаточной части 27 затвердевшего цементного раствора, а также какихлибо остатков цементировочного пакера 24. На фиг. 9 показан участок 18, выполненный в виде раструба, после того как он будет зачищен предложенным способом, осуществляемым в соответствии с настоящим изобретением, с последующей установкой внутри него очередной обсадной трубы 28, вставляемой в указанный раструб 18. Эта очередная обсадная труба 28 подвергается предварительной развальцовке с применением в этих целях известных технологий проведения развальцовки, благодаря чему обеспечивается плотноеприлегание развальцованной трубы к внутренней поверхности раструба 18. В процессе нормальной эксплуатации, буровое долото 1 спускают в колонну обсадных труб 16(фиг. 6), при этом плечи расширителя ствола скважины удерживаются в своем отведенном назад положении, в котором они удерживаются с помощью соответствующих срезаемых штифтов. Как только бу-4 007829 рильная колонна 15 дойдет до цементировочного пакера 24 и соприкоснется с ним, она приводится во вращательное движение, в процессе которого направляющий участок 6 долота выбуривает цементировочный пакер 24, и, кроме того, продвигаясь еще дальше, пробуривает насквозь массив затвердевшего цементного раствора 20, в результате чего образуется продольная скважина 26. Затем бурильную колонну 15 продолжают спускать еще глубже до тех пор, пока бурильное долото не выйдет за пределы раструба 18 колонны обсадных труб 16 (фиг. 7). Как только это произойдет, временно увеличивается подача бурового раствора, нагнетаемого насосом, в результате чего срезаемые штифты обламываются, благодаря чему плечи 8 расширителя ствола скважины получают тогда возможность переместиться в радиальном направлении наружу. На следующем этапе величина подачи буровой жидкости, нагнетаемой насосом, продолжает удерживаться на таком уровне, при котором каждый из вышеуказанных узлов, представляющих собой цилиндр с поршнем, будет развивать сравнительно умеренное усилие, воздействующее на соответствующее плечо 8 расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу. Одновременно приводится во вращательное движение буровая колонна, которая при этом начинает постепенно перемещаться вверх. По мере того как происходит перемещение бурильного долота 1 через продольную скважину 16 вверх, вращающиеся шарошки 10, предназначенные для врезания в пласт, расширяют продольную скважину 16, а предохранительные элементы 12 соответствующих плеч 8 расширителя ствола скважины при этом проскабливает кольцеобразную остаточную часть массива 27 затвердевшего цементного раствора,которая в результате постепенно оттуда удаляется. Поскольку усилие, с которым происходит выталкивание предохранительных элементов 12 в радиальном направлении наружу, регулируется таким образом,чтобы оно имело весьма умеренную величину, полностью устраняется опасность существенного повреждения внутренней поверхности колонны обсадных труб 16 при скоблении ее предохранительными элементами 12. В то же самое время предохранительные элементы 12, благодаря обеспечению ими наличия соответствующего радиального зазора, предотвращают соприкосновение острых шарошек 10, предназначенных для врезания в пласт, с колонной обсадных труб 16. Таким образом, буровое долото, выполненное согласно настоящему изобретению, является особенно эффективным при использовании его для зачистки башмака обсадной колонны с целью удаления остатков затвердевшего цементного раствора. С помощью направляющего участка долота и(или) шарошек,предназначенных для врезания в пласт и установленных на плечах расширителя ствола скважины, выбуривают большую часть массива затвердевшего цементного раствора, а предохранительные элементы обеспечивают безопасное проведение зачистки внутренней поверхности колонны обсадных труб в силу того, что благодаря им образуется соответствующий зазор между шарошками, предназначенными для врезания в пласт, и стенкой колонны обсадных труб. Целесообразно было бы, чтобы предохранительный элемент имел форму тупоконечного режущего элемента. Предохранительный элемент может иметь также форму скребка. В альтернативном режиме работы буровое долото спускают сквозь колонну обсадных труб вниз до тех пор, пока долото не дойдет до верхней цементировочной пробки (если таковая имеется) или же массива затвердевшего цементного раствора. Затем начинается процесс выбуривания, который продолжается вплоть до тех пор, пока долото не дойдет до раструба обсадной трубы. После этого увеличивают давление бурового раствора до значения, при котором происходит обламывание срезных штифтов, в результате чего плечи расширителя ствола скважины получают возможность переместиться в радиальном направлении наружу. При этом предохранительные элементы входят в контакт с раструбом и вычищают из раструба остатки затвердевшего цементного раствора. Когда буровое долото, в конечном итоге, начинает уже двигаться вниз относительно раструба колонны обсадных труб, плечи расширителя ствола скважины можно будет тогда, при желании, полностью выдвинуть наружу, чтобы продолжить бурение и(или) расширение ствола скважины. В процессе такого дальнейшего бурения, предохранительные элементы входят в контакт с подземной формацией горной породы, начиная при этом истираться с высокой интенсивностью износа, вследствие чего ограничивается возможное их отрицательное влияние на ход выполнения буровых работ в связи с преднамеренно ухудшенными режущими свойствами предохранительных элементов. Преимущество альтернативного режима работы по сравнению с нормальным режимом работы, рассмотренным со ссылками на фиг. 6-8, обусловлено наличием потенциальной опасности повреждения переходного участка колонны обсадных труб, находящегося между раструбом и остальным участком колонны обсадных труб, при проведении работ в нормальном режиме. Диаметр переходного участка уменьшается в верхнем направлении. Такое повреждение могут причинить предохранительные элементы при перемещении их из раструба внутрь остального участка колонны обсадных труб в том случае, если у предохранительных элементов будут иметься в достаточной мере острые кромки, образующиеся в результате сравнительно низкой интенсивности изнашивания предохранительных элементов в процессе зачистки с их помощью раструба.-5 007829 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения массива соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе скважины, образованной в земной формации, предусматривающий:a) спуск бурового долота, предназначенного для дальнейшего бурения ствола скважины, в колонну обсадных труб, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт,причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу;b) вращение указанного бурового долота внутри указанной колонны обсадных труб; а такжеc) использование указанных средств управления таким образом, чтобы обеспечивалось наличие упомянутого усилия заданной величины, прикладываемого к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанное буровое долото включает в себя плечо расширителя ствола скважины, перемещающееся в радиальном направлении относительно упомянутой оси вращения, и, кроме того, тем, что на указанном плече расширителя ствола скважины располагаются указанные приспособления для врезания в пласт и каждый из указанных предохранительных элементов, а также тем, что при выполнении операции (с) с помощью указанных средств управления осуществляется соответствующее перемещение указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу относительно указанной оси вращения. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанные средства управления включают в свой состав насос для подачи бурового раствора по бурильной колонне внутрь указанного бурового долота, а также тем, что в ходе выполнения операции (с) обеспечивается работа насоса в режиме регулируемой величины подачи насоса. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что обеспечивается возможность одновременного перемещения указанного бурового долота внутри указанной колонны обсадных труб в осевом направлении при выполнении операций (b) и (с). 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что дополнительно предусматривается перед выполнением операций (b) и (с) пробурить с помощью указанного бурового долота в упомянутом массиве соответствующего материала продольную скважину, в результате чего оставшаяся нетронутой часть указанного массива соответствующего материала образует вокруг этой скважины как бы кольцо, а также тем, что во время выполнения операций (b) и (с) начинают перемещать указанное буровое долото внутри упомянутой продольной скважины в осевом направлении, извлекая при этом оттуда оставшуюся кольцеобразную часть удаляемого массива. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что во время выполнения операций (b) и (с) указанное буровое долото перемещают в осевом направлении вверх внутри упомянутой продольной скважины. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что указанный массив соответствующего материала представляет собой массив затвердевшего цемента, находящийся внутри нижнего концевого участка указанной колонны обсадных труб. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что указанный массив соответствующего материала простирается внутрь нижнего концевого участка указанной колонны обсадных труб, причем упомянутый нижний концевой участок указанной колонны обсадных труб имеет больший внутренний диаметр, чем вся остальная часть указанной колонны обсадных труб. 9. Буровое долото, предназначенное для бурения ствола скважины в земной формации, причем указанное буровое долото приспособлено к тому, чтобы извлекать массив соответствующего материала из внутренней части колонны обсадных труб, находящейся в стволе указанной скважины, при этом в процессе своей работы указанное буровое долото имеет продольную ось вращения, указанное буровое долото включает в себя соответствующие приспособления для врезания в пласт, по меньшей мере один предохранительный элемент для защиты внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб от соприкосновения с указанными приспособлениями для врезания в пласт, причем каждый такой предохранительный элемент соответственно приспособлен для извлечения из внутренней части указанной колонны обсадных труб упомянутого соответствующего материала и способен перемещаться в радиальном направлении относительно внутренней поверхности указанной колонны обсадных труб, а также соответствующие средства управления, создающие соответствующее усилие заданной величины, прикладываемое к указанному предохранительному элементу в радиальном направлении наружу. 10. Буровое долото по п.9, отличающееся тем, что оно дополнительно включает в себя плечо рас-6 007829 ширителя ствола скважины, перемещающееся в радиальном направлении относительно упомянутой оси вращения, и, кроме того, тем, что на указанном плече расширителя ствола скважины располагаются указанные приспособления для врезания в пласт и каждый из указанных предохранительных элементов, а также тем, что с помощью указанных средств управления осуществляется соответствующее перемещение указанного плеча расширителя ствола скважины в радиальном направлении наружу относительно упомянутой оси вращения. 11. Буровое долото по п.10, отличающееся тем, что указанное плечо расширителя ствола скважины снабжено разъединяемыми стопорными средствами, предназначенными для временной блокировки указанного плеча расширителя ствола скважины в положении, в котором оно отведено назад в радиальном направлении. 12. Буровое долото по п.11, отличающееся тем, что указанные стопорные средства разъединяются под воздействием указанных средств управления. 13. Буровое долото по любому из пп.10-12, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен в виде вставки к указанному плечу расширителя ствола скважины или как неотъемлемая часть, выполненная за одно целое с указанным плечом расширителя ствола скважины. 14. Буровое долото по любому из пп.10-13, отличающееся тем, что указанное плечо расширителя ствола скважины снабжено соответствующими калибровочно-предохранительными средствами, предназначенными для защиты указанного плеча расширителя ствола скважины против износа во время последующего бурения ствола скважины с помощью указанного бурового долота, а также тем, что указанный предохранительный элемент расположен наверху указанных калибровочно-предохранительных средств с наружной, в радиальном направлении, его стороны. 15. Буровое долото по п.14, отличающееся тем, что указанные калибровочно-предохранительные средства и указанный предохранительный элемент выполнены за одно целое друг с другом. 16. Буровое долото по любому из пп.10-15, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент имеет скругленную часть, выступающую в радиальном направлении наружу относительно указанного плеча расширителя ствола скважины. 17. Буровое долото по любому из пп.9-16, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен в виде скребка, предназначенного для скобления упомянутого массива соответствующего материала. 18. Буровое долото по любому из пп.9-17, отличающееся тем, что указанный предохранительный элемент выполнен таким образом, что он, по существу, способен исчезнуть вследствие его износа при бурении в указанной земной формации, осуществляемом с помощью указанного бурового долота. 19. Буровое долото по любому из пп.9-18, отличающееся тем, что упомянутый массив соответствующего материала, который предстоит удалить из указанной колонны обсадных труб, представляет собой массив затвердевшего цемента, находящийся внутри нижнего концевого участка указанной колонны обсадных труб.
МПК / Метки
МПК: E21B 17/10, E21B 10/32, E21B 10/42
Метки: долото, использования, буровое, способ
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/13-7829-burovoe-doloto-i-sposob-ispolzovaniya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Буровое долото и способ использования</a>
Предыдущий патент: Сигарета с пористой теплопроводящей гильзой
Следующий патент: Этикетка
Случайный патент: Проходной канал в сквозном отверстии в стене здания