Пристрій ударно-обертального буріння свердловин для розкриття нафтогазоносних пластів

Запропонований пристрій призначений для розкриття нафтогазоносних пластів при бурінні свердловин зі застосуванням ударних навантажень для того, щоб у породі утворювалися тріщини, по яких буде проходити фільтрація нафти і газу у свердловину. У теперішній час продуктивний пласт розкривається обертальним (роторним) бурінням. Існує також ударно-канатне буріння, коли порода пласта руйнується падаючим долотом, яке далі підіймається, а зруйнована порода виноситься желонкою на поверхню. Тепер цей метод застосовується рідко. Пропонований пристрій ударно-обертального буріння свердловин і призначений для розкриття нафтогазоносних пластів зі застосуванням ударних навантажень при їх бурінні з метою утворення тріщин, по яких проходитиме фільтрація нафти і газу у свердловину. Він суміщає в собі переваги обох вищезгаданих пристроїв для буріння свердловин. Близьким винаходом до цього пристрою - прототипом є винахід №55656А, Україна. Він являє собою обважнені бурильні труби (ОБТ), вставлені в кожух. У верхній частині цих труб є отвори, які є загальними між прототипом і пропонованим пристроєм. Загальною (також система роз'єднання інструменту після закінчення розкриття продуктивного пласта шляхом відкручування лівої різьби, система передачі обертання від обважнених бурильних труб до долота (накладки). Пристрій відрізняється від прототипу тим, що отвори для виходу бурового розчину знаходяться у верхньому стабілізаторі, а не в межах обважненої бурильної труби чи кожуха, а також тим, що має ковзну муфту верхнього стабілізатора і пружину. Крім того в прототипі не відбуваються удари долота одночасно з його обертанням. Запропонована конструкція пристрою усуває недолік при збереженні переваги обертального буріння, при якому вибурена порода в процесі буріння виноситься на поверхню буровим розчином. Суть винаходу полягає в тому, що при навантаженні на долото ваги бурильних труб при спуску їх перекриваються отвори в пристрої, викликаючи і гідравлічний удар на долото. Далі під дією пружини отвори знову збігаються і так декілька разів за хвилину проходять ударні навантаження. Крім цього може мати місце фізичний удар бурильними трубами по обважнених бурильних трубах (ОБТ), з'єднаних з долотом. Інструмент при цьому постійно обертається, вибурена порода виноситься на поверхню висхідним потоком бурового розчину. Технічне завдання поставлене перед запропонованим пристроєм полягає, в тому, що об'єднуються в одне ціле краща якість обертального і ударно-канатного пристроїв буріння. Утворення тріщин у привибійній зоні пласта створює кращі умови для припливу нафти і газу у свердловину. Пристрій ударно-обертального буріння свердловин для розкриття нафтогазоносних пластів, що складається з обважнених бурильних труб, вставлених у кожух, у верхній частині яких виконані отвори, а також верхнього стабілізатора системи роз'єднання інструменту лівою різьбою і системи передачі обертання накладками, який відрізняється тим, що отвори для виходу бурового розчину знаходяться у верхньому стабілізаторі з ковзною муфтою для створення ударів, над верхнім стабілізатором встановлена пружина. Фіг.1, 2 Пристрій ударно-обертального буріння для розкриття нафтогазоносних пластів у свердловині. Позначення до фіг.1, 2 1 - обважнені бурильні труби (ОБТ); 2 - долото; 3 - відрізок ОБТ; 4 - втулка; 5 - кільце "СТОП"; 6 - муфта передачі обертання від ОБТ долоту і кожуху; 7 - пакер; 8 - накладки; 9 - кожух з обсадних труб експлуатаційної колони; 10 і 11 - кулачкова напівмуфта; 12- ковзна муфта верхнього стабілізатора; 13 - верхній стабілізатор; 14 - муфта ОБТ; 15 - отвір у муфті ОБТ; 16 - отвір у стабілізаторі; 17 - пружина; 18 - бурильні труби. Пристрій являє собою конструкцію низу бурильної колони, яка спускається у свердловину при перших ознаках нафтогазопрояву. У процесі розкриття крім того, що розчин не попадає в пласт, ударні навантаження призводять до створення тріщин у породі, що дає великий приплив нафти до привибійної зони свердловини. Пристрій дає можливість пробурити пласт, спустити частину експлуатаційної колони (кожух), зацементувати кожух за одну спуско-підйомну операцію. Пристрій призначений для розкриття продуктивного пласта на завершальному етапі буріння свердловин. В його конструкції застосовані обважнені бурильні труби (ОБТ), вставлені в кожух з обсадних труб нижньої частини експлуатаційної колони. При перших ознаках нафтогазопрояву згаданий пристрій спускається на бурильних трубах (18) у свердловину. На фіг.1 показано графічне зображення цього пристрою. ОБТ (1) вставлені в кожух (9), нижня частина якого наглухо з'єднана з долотом (2). ОБТ в нижній частині з'єднані з кулачковою муфтою (6), яка передає обертання від ОБТ долоту і кожуху. Кутова швидкість обертання ОБТ і кожуха однакова за рахунок накладок (8). У верхній частині низу бурильної колони (НБК) у верхньому стабілізаторі зроблені отвори для виходу бурового розчину вище продуктивного пласта. Довжина НБК повинна бути більшою від товщини нафтогазоносного пласта. Для розкриття продуктивного пласта створюється навантаження на долото за рахунок ваги бурильних труб (18). При цьому верхній стабілізатор (13) опускається напрямними ковзної муфти (12), отвір (16) збігається з отвором (15), буровий розчин через сполучені отвори виходить вище продуктивного пласта. Вибурена порода під дією висхідного потоку нафтогазової суміші виноситься до отворів, які збіглися, підхоплюється буровим розчином і виноситься на поверхню. При збільшенні навантаження на долото отвір (16) опускається нижче отвору (15), проходить стрибок тиску, тобто гідравлічний і одночасно фізичний удар на долото. Стиснена пружина (17) після удару повертає стабілізатор (13) у вихідне положення, тобто отвори знову збігаються. Вага бурильних труб стискує пружину, і знову проходить гідравлічний і фізичний удари при обертанні інструменту. Після розкриття продуктивного пласта на повну глибину плюс декілька метрів (зумпф) приступають до цементування кожуха. Для цього ставлять інструмент на вибій свердловини, отвори 15 і 16 перекриваються, накачують цементний розчин, який через отвори в долоті заходить у затрубний простір між стінкою свердловини і кожухом. У кінці протиснення цементу розчином, цементна пробка сідає на кільце "СТОП" (5), підвищення тиску показує на кінець цементування. Пакер (7) не допускає попадання цементу всередину пристрою. Після очікування затвердіння цементу (ОЗЦ) піднімають інструмент над вибоєм свердловини. Напівкулачки 10 і 11 збігаються; поворотом інструменту вправо ліва різьба відкручується, інструмент від'єднується від зацементованого кожуха і піднімається на поверхню. Спрацьоване долото (2), відрізок ОБТ (3), втулка (4), кільце (5) з пробкою залишаються на вибої свердловини в зумпфі. Потім спускається верхня секція експлуатаційної колони. Спуск обсадних колон секціями постійно застосовується на практиці. Технологічним результатом є створення тріщин пласта в привибійній зоні свердловини, що створює кращі умови для припливу нафти і газу через відсутність контакту породи з буровим розчином. Технічне завдання вирішено за допомогою пристрою для ударно-обертального буріння. Всі деталі пристрою виготовляються зі звичайних сортів сталі, які застосовуються в бурінні. Сполучення ударного буріння з обертальним за відсутності попадання бурового розчину в пласт при розкритті продуктивного горизонту в науковій літературі, авторських свідоцтвах і патентах нами не зустрічалися.