Патентная документация ЕАПВ

 
Запрос :  ea000020877b*\id

больше ...
Термины запроса в документе


Полный текст патента

(57) Реферат / Формула:

1. Внутрискважинный стабилизатор, содержащий одну или несколько лопастей, расположенных на внешней поверхности стабилизатора; по меньшей мере одно первое средство расширения, расположенное, по меньшей мере, у первой или нижней концевой части стабилизатора, наиболее близкой к буровому концу, или рядом с указанной первой концевой частью стабилизатора, и по меньшей мере одно второе средство расширения, расположенное, по меньшей мере, у второй или верхней концевой части стабилизатора, наиболее далекой от бурового конца, или рядом с указанной второй концевой частью стабилизатора, при этом первое и/или второе средства расширения выступают, по меньшей мере частично, от верхней или наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одной лопасти над наклонной в продольном направлении поверхностью лопасти и расположены по меньшей мере между одной верхней или наиболее удаленной от середины поверхностью лопасти и участком основной части или концевой частью стабилизатора.

2. Внутрискважинный стабилизатор по п.1, который содержит стабилизатор бурового двигателя.

3. Внутрискважинный стабилизатор по п.1 или 2, при этом стабилизатор содержит несколько лопастей, расположенных по окружности относительно друг друга.

4. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит цилиндрическую основную часть, а внешняя поверхность содержит внешнюю поверхность цилиндрической основной части.

5. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждая лопасть содержит по меньшей мере одну наклонную или скошенную часть или поверхность, расположенную, по меньшей мере, между верхней или наиболее удаленной от середины частью или поверхностью лопасти и участком основной части или концевой частью стабилизатора, которая расположена у первого или нижнего, или бурового конца или рядом с указанным концом и/или у второго или верхнего конца или рядом с указанным вторым концом.

6. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно первое и/или второе средство расширения содержит блоки расширения.

7. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждое по меньшей мере из одного первого и/или второго средств расширения содержит наиболее удаленную от середины поверхность, которая является, по существу, плоской.

8. Внутрискважинный стабилизатор по п.7, в котором часть наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одного первого и/или второго средств расширения расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с наиболее удаленной от середины поверхностью лопасти (лопастей), на которой расположено по меньшей мере одно первое и/или второе средство расширения.

9. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.7 или 8, в котором часть наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одного первого и/или второго средств расширения расположена по радиусу наружу относительно соответствующей наклонной поверхности.

10. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.5-9, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно третье средство расширения, расположенное по меньшей мере на одной наклонной части по меньшей мере одной лопасти.

11. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно четвертое средство расширения, расположенное, по меньшей мере, на верхней части или поверхности по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.

12. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.10 или 11, в котором указанные по меньшей мере одно третье и/или четвертое средства расширения расположены на одном уровне или заподлицо с внешней поверхностью по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.

13. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно пятое средство расширения, расположенное, по меньшей мере частично, вдоль по меньшей мере одного, по существу, продольного края по меньшей мере одной лопасти.

14. Внутрискважинный стабилизатор по п.13, в котором по меньшей мере одно пятое средство расширения расположено, по меньшей мере частично, вдоль края по меньшей мере одной лопасти или рядом с указанным краем по меньшей мере одной лопасти, при этом при использовании указанное средство, по существу, обращено в сторону вращения стабилизатора.

15. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором первое, второе, третье и/или пятое средства расширения содержат блоки и/или выполнены из материала, импрегнированного алмазами.

16. Внутрискважинный стабилизатор по п.15, в котором материал, импрегнированный алмазами, содержит карбид вольфрама, импрегнированный алмазами.

17. Внутрискважинный стабилизатор по п.11, в котором четвертое средство расширения содержит блоки и/или выполнено из карбид-вольфрамового материала.

18. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены на одной лопасти стабилизатора.

19. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены более чем на одной лопасти стабилизатора.

20. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены на одной и той же по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.

21. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждое из первого, второго, третьего, четвертого и/или пятого средств расширения расположено независимо на одной или нескольких лопастях стабилизатора.

22. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор выполнен из низкоуглеродистого стального сплава.

23. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно средство расширения содержит объединенное средство расширения.

24. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно средство расширения выполнено из материала, который тверже материала основной части стабилизатора.

25. Буровое устройство, содержащее по меньшей мере один стабилизатор по пп.1-24.

26. Буровое устройство по п.25, содержащее внутрискважинное буровое устройство и буровое долото.

27. Буровое устройство по любому из пп.25 или 26, содержащее буровой двигатель в сборе.

28. Буровое устройство по п.27, в котором стабилизатор расположен на нижнем конце бурового двигателя в сборе, наиболее близком к буровому концу.

29. Буровое устройство по любому из пп.27 или 28, в котором буровой двигатель в сборе содержит цилиндрический участок основной части двигателя, приспособленный для выборочного вращения, и вал двигателя, расположенный внутри указанного цилиндрического участка основной части двигателя.

30. Буровое устройство по п.29, в котором цилиндрический участок основной части двигателя прикреплен к стабилизатору и/или с возможностью вращения соединен со стабилизатором.

31. Буровое устройство по любому из пп.29 или 30, содержащее средство крепления бурового долота, расположенное у нижней концевой части вала двигателя или рядом с нижней концевой частью вала двигателя.

32. Устройство по любому из пп.29-31, в котором нижняя концевая часть вала снабжена принимающей частью, в которой располагают соединительное средство бурового долота.

33. Устройство по любому из пп.27-32, при этом указанное устройство не содержит соединительного устройства или переводника к долоту, расположенного между буровым долотом и нижним или буровым концом бурового двигателя в сборе.

34. Устройство по любому из пп.29-33, в котором нижняя концевая часть стабилизатора расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с нижней концевой частью вала двигателя и/или участком основной части двигателя.

35. Устройство по любому из пп.29-34, в котором форма стабилизатора является, по существу, концентрической относительно вала двигателя и/или участка основной части двигателя.

36. Устройство по любому из пп.25-35, в котором внешний диаметр стабилизатора, по существу, равен полному диаметру бурового долота, т.е. разница составляет от 0 до 3,175 мм (1/8 дюйма) от номинального размера скважины.


Евразийское 020877 (13) B1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ
(45) Дата публикации и выдачи патента 2015.02.27
(21) Номер заявки 201101353
(22) Дата подачи заявки 2010.03.19
(51) Int. Cl. E21B17/10 (2006.01) E21B10/26 (2006.01)
(54) ВНУТРИСКВАЖИННОЕ БУРОВОЕ УСТРОЙСТВО
(31) 0904791.1 (56) EP-A1-1811124
(32) 2009.03.20 WO-A1-2004029402
(33) GB
(43) 2012.04.30
(86) PCT/GB2010/000502
(87) WO 2010/106335 2010.09.23
(71) (73) Заявитель и патентовладелец:
ХАЛЛИБЁРТОН ЭНЕРДЖИ СЕРВИСИЗ, ИНК. (US)
(72) Изобретатель:
Дауни Эндрю Макферсон (GB), Виталь Паскаль Мишель (FR), Бусси Бэтчер (US)
(74) Представитель:
Фелицына С.Б. (RU)
(57) Изобретение относится к внутрискважинному стабилизатору (5), такому как стабилизатор бурового двигателя, содержащему по меньшей мере одно средство расширения и/или средство (10) усиления. Изобретение также касается устройства (30), такого как внутрискважинное буровое устройство (31), содержащее по меньшей мере один такой стабилизатор (5) и/или буровое долото (40, 41), включающее в себя калибрующий венец (42), расположенный у бурового конца (45) долота или рядом с буровым концом (45) долота, и соединительное средство (46), предназначенное для соединения бурового долота (40, 41) с буровым двигателем (60) в сборе, при этом калибрующий венец (42) содержит, по существу, цилиндрический участок, длина которого меньше или равна приблизительно одному номинальному диаметру бурового долота. Изобретение также касается нового механизма (80) фиксации, такого как запирающий механизм, предназначенного для фиксации вала (70'), например приводного вала (71') двигателя, через стабилизатор (5') или вместе со стабилизатором (5').
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение касается внутрискважинного стабилизатора, такого как стабилизатор бурового двигателя, и внутрискважинного устройства, содержащего такой стабилизатор.
Также настоящее изобретение касается улучшенных стабилизирующих устройств для буровых двигателей и, в частности, помимо прочего, стабилизирующих устройств, предназначенных для использования с управляемыми высокоскоростными двигателями для работы в стволе скважины.
Также настоящее изобретение касается нового устройства фиксации, такого как запирающий механизм, предназначенного для фиксации вала, например приводного вала двигателя, через стабилизатор или вместе со стабилизатором, например стабилизатором бурового двигателя, и, в частности, помимо прочего, для крепления или фиксации бурового долота, такого как буровое долото с коротким калибрующим венцом, к нижнему концу вала и/или снятия указанного бурового долота с нижнего конца вала.
Уровень техники
Для приведения в действие бурового долота внутри скважины, например во время бурения ствола скважины, могут быть использованы забойные двигатели различных типов, в том числе гидравлические забойные двигатели и гидротурбинные забойные двигатели. В качестве забойных двигателей обычно используются управляемые высокоскоростные двигатели, также называемые гидротурбинными забойными двигателями или турбинами, и они хорошо известны в области внутрискважинного бурения.
При разработке управляемых высокоскоростных двигателей было обнаружено, что при высоких скоростях необходимо стабилизировать двигатель и буровое долото в сборе с целью уменьшения или исключения спиралевидности ствола скважины, обычно называемой извилистостью. Это извилистое движение, которое может иметь место при высоких скоростях, может серьезно уменьшить скорость бурения, а также вызвать чрезмерный износ различных частей двигателя в сборе. Этот эффект извилистости может быть особенно сильным в случае определенных типов геологических пластов, в которых формируют скважину.
В обычном буровом устройстве буровое долото соединено с валом двигателя, расположенным внутри основной части двигателя.
Направлением формирования ствола скважины можно управлять, например предусматривая изгиб, устройство отклонения или эксцентриковый стабилизатор, расположенный в подходящем месте устройства.
При обычном бурении участок основной части двигателя вращается с более низкой скоростью по сравнению со скоростью вращения бурового долота, таким образом, действие устройства отклонения уменьшается. С другой стороны, когда требуется направленное или боковое бурение, устройство отклонения регулируют в нужном направлении и удерживают закрепленным, при этом буровое долото вращается с высокой скоростью с помощью забойного двигателя.
Для максимизации отклонения ствола скважины должен быть минимальным так называемый вылет долота (т.е. расстояние от нижнего конца, например нижнего подшипника или нижнего стабилизатора, на корпусе основной части двигателя до рабочей поверхности бурового долота).
Обычно большая часть буровых долот содержит штыревое соединение (выступающее) с резьбой по спецификации Американского нефтяного института (АНИ), сопрягающееся с резьбой по спецификации АНИ приемного соединения (охватывающего) на сопрягаемом компоненте, который может представлять собой утяжеленную бурильную трубу или вал двигателя. Тем не менее, при турбинном бурении обычно резьбовое соединение размещено наоборот, т.е. долото снабжено приемным соединением.
При внутрискважинном бурении термином "короткий калибровочный венец" и "длинный калибровочный венец" обозначают стабилизирующую или направляющую часть внешнего диаметра, которая используется для окончательного выравнивания и направления долота в стволе, созданном долотом. Калибровочный венец может содержать рукав для увеличения направляющей части долота на большую длину. Этот рукав может быть выполнен в виде части конструкции долота. Обычно диаметр части с увеличивающим рукавом составляет ±0,794 мм (1/32 дюйма) номинального диаметра долота.
В технике под буровым долотом с коротким калибровочным венцом понимают буровое долото, в котором длина внешней цилиндрической части составляет примерно от 25,4 мм (1 дюйм) до номинального диаметра долота. В отличие от этого в так называемых буровых долотах с длинным калибровочным венцом длины цилиндрических частей больше диаметра долота. Далее так называемые буровые долота с длинным калибровочным венцом часто изготавливают из отдельных частей, и они содержат короткую цилиндрическую часть, которая образует часть головки долота, и вторую цилиндрическую часть, которая сформирована из отдельного рукава и которая соединена с головкой долота. Ясно, что две цилиндрические части соединены так, чтобы длина цилиндрической части была больше одного номинального диаметра долота. Две цилиндрические части, по существу, имеют одинаковый диаметр, но могут немного отличаться; из-за обычных допусков при изготовлении разница может составлять примерно 0,794 мм (1/32 дюйма).
В буровых устройствах используются буровые долота с коротким калибровочным венцом. Тем не менее, известные устройства, содержащее короткий калибровочный венец, предполагают использование стабилизатора между калибровочным венцом и концом основной части двигателя. Хотя конструкция
такого типа эффективно стабилизирует долото, значительно увеличивается вылет долота, что уменьшает управляемость двигателя в сборе.
Существующие в настоящее время турбины обычно содержат буровые долота с калибровочными венцами большой длины, обычно составляющей от номинального диаметра долота до более двух номинальных диаметров долота. Это было необходимо для получения гладкого ствола скважины. Тем не менее, это приводит к риску застревания бурового долота в стволе скважины и также увеличивает стоимость бурового долота.
В результате последних разработок в области буровых долот двигатели в сборе больше не нуждаются в наличии переводника к долоту между нижним концом вала двигателя и буровым долотом. Такая конструкция описана в патенте США № 5853053, Гилкрист (GILCHRIST) и др. Хотя описанное устройство обеспечивает уменьшение вылета долота, оно обладает некоторыми недостатками, в том числе подразумевает преждевременный износ стабилизатора и сравнительно высокий риск того, что буровое долото с длинным калибровочным венцом может застрять в стволе скважины.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы устранить и/или уменьшить один или несколько недостатков, характерных для существующего уровня техники.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить стабилизатор забойного бурового двигателя, содержащий элементы или средства расширения, расположенные, по меньшей мере, у передней части по меньшей мере одной лопасти стабилизатора или рядом, по меньшей мере, с указанной передней частью.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить буровое долото, содержащее калибровочный венец, например короткий калибровочный венец, и соединительное средство, предназначенное для соединения бурового долота к буровому двигателю в сборе.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить внутрисква-жинное буровое устройство, содержащее улучшенный стабилизатор и возможно буровое долото, такое как буровое долото с коротким калибровочным венцом, и двигатель в сборе.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить средство фиксации или запирающий механизм, предназначенное для фиксации приводного вала двигателя через стабилизатор или вместе со стабилизатором и целесообразно дающее возможность простого обращения с буровым долотом и крепления бурового долота к нижнему концу приводного вала двигателя и/или снятия бурового долота с нижнего конца приводного вала двигателя.
Цель по меньшей мере одного варианта осуществления изобретения, соответствующего по меньшей мере одному аспекту настоящего изобретения, заключается в том, чтобы предложить внутрисква-жинное буровое устройство, содержащее средство фиксации или запирающий механизм.
Раскрытие изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен стабилизатор, содержащий по меньшей мере одно средство расширения и/или средство усиления.
В рассматриваемой области техники используют и понимают термин "стабилизатор". Тем не менее, ясно, что в технике могут быть использованы другие эквивалентные термины, например "устройство центрирования".
Стабилизатор может содержать внутрискважинный стабилизатор.
Целесообразно, чтобы стабилизатор содержал стабилизатор бурового двигателя.
Стабилизатор может содержать одну или больше лопастей, например несколько лопастей, например продольно расположенных лопастей, размещенных на внешней поверхности стабилизатора или вокруг внешней поверхности стабилизатора, например, на расстоянии друг от друга по окружности.
В качестве альтернативы одна или больше лопастей, например несколько лопастей, могут быть спрофилированы, например могут быть наклонными или иметь волнистую форму, относительно оси вращения стабилизатора.
Стабилизатор может содержать цилиндрическую основную часть, а внешняя поверхность может содержать внешнюю поверхность цилиндрической основной части.
Каждая лопасть может содержать по меньшей мере одну верхнюю или наиболее удаленную от середины часть или поверхность.
Каждая лопасть также может содержать по меньшей мере одну наклонную или скошенную часть или поверхность, расположенную, по меньшей мере, между верхней или наиболее удаленной от середины частью или поверхностью лопасти и участком основной части или концевой частью стабилизатора, например цилиндрической основной частью, которая расположена у первого или нижнего, или бурового конца или рядом с указанным концом и/или у второго или верхнего конца или рядом с указанным вторым концом.
Обычно каждая лопасть может содержать по меньшей мере одни край, по меньшей мере, между верхней частью или поверхностью и по меньшей мере одной наклонной частью или поверхностью лопасти.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере на одной лопасти стабилизатора было предусмотрено средство расширения.
Стабилизатор может содержать по меньшей мере одно первое средство расширения и/или средство усиления, расположенное, по меньшей мере, у первой или нижней концевой части стабилизатора, при этом при использовании первый конец находится наиболее близко к буровому концу. Благодаря такой конструкции любое изменение и/или искажение в профиле бурения, происходящее из-за смещения бурового долота от центральной оси во время бурения, может быть скорректировано путем расширения ствола скважины с помощью устройства центрирования, тем самым улучшается качество ствола скважины.
Стабилизатор может дополнительно содержать по меньшей мере одно второе средство расширения и/или средство усиления, расположенное, по меньшей мере, у второй или верхней концевой части стабилизатора, при этом при использовании второй конец находится наиболее далеко от бурового конца. Благодаря такой конструкции дополнительное расширение ствола скважины может быть осуществлено путем вращения стабилизатора при извлечении бурового устройства или "извлечения из ствола скважины"
("ИСС").
Предпочтительно, чтобы первое и/или второе средства расширения могли содержать средство, например блоки расширения, выступающее или отходящее, по меньшей мере частично, от верхней поверхности по меньшей мере одной лопасти над наклонной поверхностью лопасти.
Первое и/или второе средства расширения могут содержать наиболее удаленную от середины поверхность, которая может быть, по существу, плоской. Часть наиболее удаленной от середины поверхности первого и/или второго средств расширения может быть расположена, по существу, на одном уровне или быть заподлицо с наиболее удаленной от середины поверхности лопасти (лопастей), на которой расположены указанные средства. Другая часть наиболее удаленной от середины поверхности первого и/или второго средств расширения может быть расположена по радиусу наружу относительно соответствующей наклонной поверхности.
Стабилизатор может дополнительно содержать по меньшей мере одно третье средство расширения и/или средство усиления, расположенное по меньшей мере на одной части, например наклонной части, по меньшей мере одной лопасти. Благодаря такой конструкции при использовании наклонная часть лопасти может быть защищена от чрезмерного или преждевременного износа, например из-за "подрезания".
Дополнительно стабилизатор может содержать по меньшей мере одно четвертое средство расширения и/или средство усиления, расположенное, по меньшей мере, на верхней части или поверхности по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.
Обычно третье и четвертое средства расширения и/или средства усиления могут быть расположены на одном уровне или заподлицо с внешней поверхностью по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.
Стабилизатор может дополнительно содержать по меньшей мере одно пятое средство расширения или средство усиления, расположенное, по меньшей мере частично, вдоль по меньшей мере одного продольного края по меньшей мере одной лопасти.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере одно пятое средство расширения или средство усиления было расположено, по меньшей мере частично, вдоль продольного края по меньшей мере одной лопасти или рядом с продольным краем по меньшей мере одной лопасти, при этом при использовании указанное средство, по существу, обращено в сторону вращения стабилизатора. Благодаря такой конструкции может быть улучшена эффективность расширения и/или по меньшей мере одна лопасть может быть защищена от чрезмерного или преждевременного износа, например из-за "подрезания".
Обычно первое, второе, третье и пятое средства расширения и/или средства усиления могут содержать блоки и/или быть выполнены из материала, импрегнированного алмазами, например карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами.
Обычно четвертое средство расширения или средство усиления могут быть выполнены из карбид-вольфрамового материала, возможно импрегнированного алмазами.
Целесообразно, чтобы четвертое средство расширения и/или средство усиления могли содержать блоки, например смесь блоков определенной формы, которые могут быть выполнены из карбид-вольфрамового материала и/или карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами.
Блоки расширения или блоки усиления, выполненные из различных материалов, могут иметь различные формы.
Обычно блоки расширения, выполненные из карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами, имеют круглую, шестиугольную или восьмиугольную форму, а блоки усиления, выполненные из не армированного карбид-вольфрамового материала, имеют прямоугольную форму.
Предпочтительно, чтобы средство расширения и/или средство усиления могли быть расположены на одной лопасти стабилизатора.
В качестве альтернативы средство расширения и/или средство усиления могут быть расположены более чем на одной лопасти, например на всех лопастях, стабилизатора.
Предпочтительно, чтобы средство расширения и/или средство усиления могли быть расположены на одной и той же лопасти стабилизатора.
В качестве альтернативы каждое из первого, второго, третьего, четвертого и пятого средств расширения и/или средств усиления могло быть расположено независимо на одной или нескольких лопастях стабилизатора.
Первое, второе, третье, четвертое и/или пятое средства расширения и/или средства усиления могут содержать объединенное средство расширения и усиления.
Ясно, что средство расширения, расположенное на стабилизаторе, соответствующем настоящему изобретению, может выполнять свою функцию тогда, когда стабилизатор вращается, т.е. в режиме обычного бурения.
Целесообразно, чтобы первое, второе, третье, четвертое и/или пятое средства расширения и/или средства усиления были выполнены из материала, который тверже материала основной части стабилизатора.
Обычно стабилизатор может быть выполнен из низкоуглеродистого стального сплава, например стали марки "AISI4145".
Целесообразно, чтобы стабилизатор мог являться стабилизатором забойного бурового двигателя.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено буровое долото, содержащее калибрующий венец, расположенный у бурового конца бурового долота или рядом с указанным буровым концом, и соединительное средство, предназначенное для соединения бурового долота с буровым двигателем в сборе, при этом калибрующий венец бурового долота может содержать, по существу, цилиндрическую часть, длина которой меньше или равна приблизительно одному номинальному диаметру бурового долота и обычно составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до одного номинального диаметра бурового долота.
Благодаря такой конструкции буровое долото может быть названо "буровым долотом с коротким калибрующим венцом".
Длина калибрующего венца бурового долота может составлять от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно составляет от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Целесообразно, чтобы буровое долото не содержало рукав долота. Благодаря такой конструкции стабилизация бурового долота может быть основана только на цельном матричном калибрующем венце. Кроме того, может быть значительно уменьшен вылет долота, тем самым улучшается управляемость двигателя в сборе и уменьшается вероятность застревания бурового долота. Кроме того, в случае застревания бурового долота может быть уменьшено усилие, требуемое для освобождения бурового долота. В случае невозможности освобождения бурового долота неоднократное применение вытягивающего и/или вибрирующего усилия к буровому долоту может привести к разрушению бурового долота, тем самым исключается необходимость в оставлении части оборудования низа бурильной колонны и/или в консервации ствола скважины, тем самым в описанном случае уменьшаются эксплуатационные затраты.
Соединительное средство, например резьбовое соединение, может соединять буровое долото с валом бурового двигателя в сборе.
Обычно соединительное средство, например резьбовое соединение, может содержать стержень с внешней резьбой, предназначенный для взаимодействия и соединения с приемной частью, например внутренней резьбой, нижней концевой части вала. Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в соединительном устройстве, например переводнике к долоту, расположенном между буровым долотом и концом бурового двигателя в сборе, например валом двигателя.
Целесообразно, чтобы буровое долото дополнительно содержало суженную часть, расположенную у верхнего конца калибрующего венца или рядом с верхним концом калибрующего венца и предназначенную для обеспечения возможности захвата, например, с помощью устройства захвата долота.
Обычно буровое долото может быть выполнено из карбидного материала, импрегнированного алмазами с подходящим связующим материалом.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предложено устройство, такое как внутрискважинное устройство, содержащее по меньшей мере один стабилизатор, соответствующий первому аспекту настоящего изобретения, и/или содержащее буровое долото, соответствующее второму аспекту настоящего изобретения.
Целесообразно, чтобы указанное устройство содержало буровое устройство.
Устройство может дополнительно содержать буровой двигатель в сборе.
Предпочтительно, чтобы стабилизатор мог быть расположен на нижнем конце бурового двигателя в сборе, т.е. на конце, находящемся наиболее близко к буровому концу.
Обычно буровой двигатель в сборе может содержать цилиндрический участок основной части двигателя, приспособленный для выборочного вращения, вал двигателя, расположенный внутри указанного цилиндрического участка основной части двигателя, и средство крепления бурового долота, расположенное у нижней концевой части вала двигателя или рядом с нижней концевой частью вала двигателя.
Также обычно цилиндрический участок основной части двигателя прикреплен к стабилизатору и/или с возможностью вращения соединен со стабилизатором. Благодаря такой конструкции вращение участка основной части двигателя может привести к вращению стабилизатора, например, во время обычного бурения. Наоборот, отсутствие вращения участка основной части двигателя, например при направленном или боковом бурении, может привести к тому, что стабилизатор остается неподвижным относительно вала двигателя.
Обычно нижняя концевая часть вала может быть снабжена принимающей частью, например внутренней резьбой, в которой располагают соединительное средство, например резьбовое соединение, такое как стержень с внешней резьбой бурового долота.
Устройство не содержит соединительного устройства, например переводника к долоту, расположенного между буровым долотом и нижним или буровым концом бурового двигателя в сборе, например вала двигателя.
Целесообразно, чтобы нижняя концевая часть стабилизатора могла быть расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с нижней концевой частью вала двигателя и/или участком основной части двигателя.
Целесообразно, чтобы буровое долото могло содержать суженную часть, расположенную у верхнего конца калибрующего венца или рядом с верхним концом калибрующего венца и предназначенное для обеспечения возможности захвата, например, с помощью устройства захвата долота.
Форма стабилизатора может являться, по существу, концентрической относительно вала двигателя и/или участка основной части двигателя.
В качестве альтернативы форма стабилизатора может являться, по существу, нецентрированной или эксцентриковой относительно вала двигателя и/или участка основной части двигателя.
Внешний диаметр стабилизатора может быть, по существу, равен полному диаметру бурового долота, т.е. разница может составлять от 0 до 3,175 мм (1/8 дюйма) от номинального размера скважины.
В качестве альтернативы стабилизатор может иметь смещение, так что по меньшей мере одна смещенная лопасть стабилизатора может описывать радиус, равный или больший радиуса калибрующего венца. Обычно радиус смещения может составлять от 0 до 3 мм по отношению к радиусу калибрующего венца.
Буровой двигатель в сборе может содержать устройство отклонения, например смещенный стабилизатор или изгиб.
Целесообразно, чтобы форма стабилизатора, соответствующего настоящему изобретению, была не-центрированной или эксцентриковой относительно вала двигателя и/или участка основной части двигателя, нецентрированный или эксцентриковый стабилизатор может быть выровнен с помощью устройства отклонения и/или относительно устройства отклонения. Благодаря такой конструкции отклонение бурового устройства, имеющее место из-за устройства отклонения, может быть отрегулировано, улучшено и/или увеличено путем выравнивания нецентрированного или эксцентрикового стабилизатора с помощью устройства отклонения и/или относительно устройства отклонения.
Целесообразно, чтобы буровое долото не содержало рукав долота. Благодаря такой конструкции стабилизация бурового долота может быть основана только на цельном матричном калибрующем венце и может быть значительно уменьшен вылет долота, что улучшает управляемость двигателя в сборе.
Обычно буровое долото может содержать, по существу, цилиндрическую часть, длина которой меньше или равна приблизительно одному номинальному диаметру долота и обычно составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до одного номинального диаметра долота. Благодаря такой конструкции буровое долото может быть названо "буровым долотом с коротким калибрующим венцом".
Длина калибрующего венца бурового долота может составлять от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Обычно расстояние между нижним или буровым концом основной части двигателя, например вала двигателя, и/или нижним концом стабилизатора и калибрующим венцом может составлять от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Обычно буровое долото может быть выполнено из карбид-вольфрамового материала, импрегниро-ванного алмазами с подходящим связующим материалом.
Обычно буровое устройство может являться внутрискважинным буровым устройством.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предложено средство фиксации или запирающий механизм, приспособленный для фиксации приводного вала через стабилизатор, вместе с ним или относительно стабилизатора.
Целесообразно, чтобы средство фиксации было приспособлено для временной и/или разъемной фиксации приводного вала и стабилизатора.
Целесообразно, чтобы приводной вал являлся приводным валом двигателя и/или стабилизатор являлся стабилизатором бурового двигателя.
Благодаря такой конструкции нижняя концевая часть вала, расположенная под стабилизатором или внутри стабилизатора, может быть удержана на месте при креплении бурового долота к валу или отсоединении бурового долота от вала.
Обычно средство фиксации или запирающий механизм может содержать запирающее средство и вставку.
Запирающее средство содержит по меньшей мере одно отверстие или прорезь, выполненное в части стабилизатора, и по меньшей мере одну приемную или запирающую часть, расположенную по меньшей мере на одном участке приводного вала двигателя.
Целесообразно, чтобы при использовании отверстие стабилизатора или по меньшей мере одно отверстие стабилизатора могло быть выровнено с приемной или запирающей частью вала двигателя или по меньшей мере с одной приемной или запирающей частью вала двигателя.
Отверстие или по меньшей мере одно отверстие может быть с возможностью открывания закрыто или защищено закрывающим средством, например заслонкой или крышкой. Указанная конструкция направлена на предотвращение, при использовании, доступа, выхода или сбора остатков или частиц бурения в указанном отверстии или рядом с ним.
Обычно вставка может содержать по меньшей мере одну часть для манипуляций и по меньшей мере одну сцепляющую часть.
Целесообразно, чтобы форма и размер по меньшей мере одной открытой части могли быть такими, чтобы по меньшей мере одну сцепляющую часть вставки можно было вставить через указанную по меньшей мере одну открытую часть.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере одна приемная или запирающая часть вала могла быть приспособлена для размещения по меньшей мере одной сцепляющей части вставки.
Обычно по меньшей мере одна приемная или запирающая часть вала может содержать, например, прорезь и по меньшей мере одна сцепляющая часть вставки может являться, например, Т-образной.
Обычно вал может быть снабжен одной или несколькими, например двумя, приемными или запирающими частями, возможно расположенными диаметрально противоположно друг относительно друга.
Также обычно стабилизатор может быть снабжен одним или несколькими, например двумя, отверстиями.
Предпочтительно, чтобы средство фиксации или запирающий механизм могло быть приспособлено для внутрискважинного бурового устройства с двигателем.
Предпочтительно, чтобы стабилизатор бурового двигателя мог являться стабилизатором, соответствующим первому аспекту настоящего изобретения.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предложено внутрискважинное буровое устройство, содержащее по меньшей мере одно средство фиксации или запирающий механизм, соответствующий четвертому аспекту настоящего изобретения.
Предпочтительно, чтобы внутрискважинное буровое устройство могло дополнительно содержать стабилизатор, соответствующий первому аспекту настоящего изобретения, и/или буровое долото, соответствующее второму аспекту настоящего изобретения, и возможно буровой двигатель в сборе.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения предложен стабилизатор, содержащий по меньшей мере одно отверстие или прорезь запирающего средства из средства фиксации или запирающего механизма, соответствующего четвертому аспекту настоящего изобретения.
Предпочтительно, чтобы стабилизатор был стабилизатором, соответствующим пятому аспекту настоящего изобретения.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения предложена вставка, предназначенная для фиксации приводного вала через стабилизатор, вместе со стабилизатором или относительно стабилизатора.
В соответствии с восьмым аспектом настоящего изобретения предложен вал, содержащий по меньшей мере одну приемную или запирающую часть, например прорезь, приспособленную для приема по меньшей мере одной сцепляющей части вставки средства фиксации или запирающего механизма, соответствующего четвертому аспекту настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Далее только для примера будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения, при этом в описании содержатся ссылки на приложенные чертежи, на которых показано:
фиг. 1 - вид сбоку стабилизатора бурового двигателя, который соответствует первому варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 2 - увеличенный вид сбоку бурового конца стабилизатора с фиг. 1;
фиг. 2а - увеличенный вид поперечного разреза части бурового конца с фиг. 2;
фиг. 3 - вид в изометрии верхней части стабилизатора с фиг. 1;
фиг. 4 - вид сбоку альтернативного варианта осуществления стабилизатора бурового двигателя с фиг. 1, показывающий эксцентриковый стабилизатор;
фиг. 5 - вид в изометрии бурового долота, соответствующего второму варианту осуществления настоящего изобретения;
фиг. 6 - вид сбоку первого бурового устройства, содержащего стабилизатор с фиг. 1 и буровое долото с фиг. 5;
фиг. 7 - вид сбоку второго бурового устройства, содержащего модифицированный стабилизатор, похожий на стабилизатор с фиг. 1;
фиг. 8 - еще один вид сбоку бурового устройства с фиг. 7, в котором удалено буровое долото, а вставка находится в сцепленном положении;
фиг. 9 - вид спереди в изометрии нижнего конца приводного вала двигателя и стабилизатора бурового устройства с фиг. 7, при этом вставка сцеплена с запирающим средством;
фиг. 10 - вид сбоку с разрезом нижнего конца бурового устройства (стабилизатор не показан) с фиг. 7, на котором показана вставка, сцепленная с запирающим средством; и
фиг. 11 - вид сбоку бурового устройства с фиг. 6 или 7, при этом буровое долото снято.
Подробное описание чертежей
На фиг. 1-4 показан стабилизатор 5 бурового двигателя, который соответствует первому варианту осуществления настоящего изобретения. Стабилизатор 5 содержит средство расширения и/или средство 10 усиления.
Стабилизатор 5 содержит несколько лопастей 20, например, расположенных продольно, которые размещены на внешней поверхности 4 стабилизатора вокруг нее, например по окружности.
Стабилизатор 5 содержит цилиндрическую основную часть 8, а внешняя поверхность 4 содержит внешнюю поверхность цилиндрической основной части 8. Каждая лопасть 20 содержит по меньшей мере одну верхнюю или наиболее удаленную от середины часть или поверхность 22.
Каждая лопасть 20 также содержит по меньшей мере одну наклонную или скошенную часть или поверхность 23, расположенную по меньшей мере между одной верхней или наиболее удаленной от середины части или поверхности 22 лопасти 20 и участком основной части 8 или концевой частью 9 стабилизатора 5, например цилиндрической основой частью, которая находится у первого или нижнего, или бурового конца 6 или рядом с ним и/или у второго или верхнего конца 7 или рядом с ним.
Обычно каждая лопасть 20 содержит по меньшей мере один край 21, расположенный по меньшей мере между одной верхней частью или поверхностью 22 и по меньшей мере одной наклонной частью или поверхностью 23.
Целесообразно, чтобы средство расширения и/или средство 10 усиления было предусмотрено по меньшей мере на одной лопасти 20 стабилизатора 5.
Стабилизатор 5 содержит первое средство 11 расширения, расположенное, по меньшей мере, у первой или нижней концевой части 6 стабилизатора 5 или рядом с указанной первой частью 6, при этом во время использования первый конец 6 расположен наиболее близко к буровому концу стабилизатора.
Кроме того, стабилизатор 5 содержит второе средство 12 расширения, расположенное, по меньшей мере, у второй или верхней концевой части 7 стабилизатора 5 или рядом с указанной второй частью 7, при этом во время использования второй конец 7 расположен наиболее далеко от бурового конца стабилизатора.
Как показано на фиг. 2 и 3, в этом варианте осуществления изобретения первое и второе средства 11, 12 расширения содержат блоки 11а, 12а расширения, выступающие или отходящие, по меньшей мере частично, от конца верхней поверхности 22 по меньшей мере одной лопасти 20, над наклонной поверхностью 23 лопасти.
Первое и второе средства 11, 12 расширения содержат наиболее удаленную от середины поверхность, которая является, по существу, плоской. Часть наиболее удаленной от середины поверхности первого и второго средств 11, 12 расширения расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с наиболее удаленной от середины поверхностью 22 лопасти 20 (лопастей), на которой расположены указанные средства. Другая часть наиболее удаленной от середины поверхности первого и второго средств 11, 12 расширения расположена по радиусу наружу от соответствующей наклонной поверхности 23.
В другом варианте осуществления изобретения стабилизатор 5 дополнительно содержит третье средство расширения или средство 13 усиления, расположенное по меньшей мере на одной части, например наклонной части 23, по меньшей мере одной лопасти 20. Благодаря такой конструкции наклонная часть 23 лопасти 20 при использовании защищена от чрезмерного или преждевременного износа, например из-за "подрезания".
Дополнительно стабилизатор 5 содержит четвертое средство 14а расширения или средство 14b усиления, расположенные, по меньшей мере, на верхней части или поверхности 22 по меньшей мере одной лопасти 20 стабилизатора.
Обычно третье 13 и четвертое 14а, 14b средства расширения и/или средства усиления, по существу, находятся на одном уровне или заподлицо с внешней поверхностью 25 по меньшей мере одной лопасти 20 стабилизатора 5.
Как показано на фиг. 1 и 2, стабилизатор дополнительно содержит по меньшей мере одно пятое средство расширения или средство 15 усиления, расположенное, по меньшей мере частично, вдоль продольного края 26 по меньшей мере одной лопасти 20.
В этом варианте осуществления изобретения по меньшей мере одно пятое средство расширения или средство 15 усиления расположено, по меньшей мере частично, вдоль продольного края 26 и обращено, по существу, в направлении вращения стабилизатора 5, когда он используется. Благодаря такой конст
рукции улучшается эффективность расширения и/или по меньшей мере одну лопасть 20 защищают от чрезмерного или преждевременного износа, например из-за "подрезания".
Обычно первое 11, второе 12, третье 13 и пятое 15 средства расширения и/или средства усиления содержат блоки и/или выполнены из материала с импрегнированными алмазами, например карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами.
Обычно четвертое средство 14а расширения или средство 14b усиления выполнены из карбид-вольфрамового материала, возможно импрегнированного алмазами.
Четвертое средство 14а расширения или средство 14b усиления содержат блоки 14с, выполненные из карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами, и блоки 14d, выполненные из карбид-вольфрамового материала.
В этом варианте осуществления изобретения блоки 14с расширения или блоки 14d усиления имеют различные формы.
Блоки 14с расширения, выполненные из карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами, имеют круглую, шестиугольную или восьмиугольную форму, а блоки 14d усиления, выполненные из не армированного карбид-вольфрамового материала, имеют прямоугольную форму.
В этом варианте осуществления изобретения средства 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления содержат объединенное средство расширения и усиления, например выполняющее функцию как расширения, так и усиления, при этом средство 14b усиления выполняет только функцию усиления.
В этом варианте осуществления изобретения средство 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления и/или средство 14b усиления расположены на одной лопасти 20 стабилизатора 5.
В альтернативном варианте осуществления изобретения средство 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления и/или средство 14b усиления расположены более чем на одной лопасти 20, например на всех лопастях, стабилизатора 5.
В этом варианте осуществления изобретения средство 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления и/или средство 14b усиления расположены на одной и той же лопасти 20 стабилизатора 5.
В другом варианте осуществления изобретения каждое из первого, второго, третьего, четвертого и пятого средств 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления и/или средства 14b усиления расположено независимо на одной или нескольких лопастях стабилизатора.
Ясно, что средство 10 усиления, расположенное на стабилизаторе 5, который соответствует настоящему изобретению, может выполнять свою функцию тогда, когда стабилизатор 5 вращается, т.е. в режиме обычного бурения.
Средство 11, 12, 13, 14а, 15 расширения и/или усиления и/или средство 14b усиления выполнены из материала, который тверже материала основной части 8 стабилизатора.
Обычно стабилизатор 5 выполнен из низкоуглеродистого стального сплава, например стали марки "AISI4145".
Целесообразно, чтобы стабилизатор 5 являлся стабилизатором забойного бурового двигателя.
На фиг. 5 показано буровое долото 40, соответствующее второму варианту осуществления настоящего изобретения и содержащее калибрующий венец 42, расположенный у бурового конца 45 долота или рядом с указанным буровым концом 45, и соединительное средство 46, предназначенное для соединения бурового долота 40 с буровым двигателем в сборе. Соединительное средство 46, например резьбовое соединение, предусмотрено с целью соединения бурового долота 40 с валом бурового двигателя в сборе.
В этом варианте осуществления изобретения соединительное средство 46 содержит резьбовое соединение, например стержень 47 с внешней резьбой, предназначенный для взаимодействия и соединения с приемной частью, например внутренней резьбой, нижней концевой части вала. Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в соединительном устройстве, например переводнике к долоту, расположенном между буровым долотом 40 и концом основной части двигателя, например валом двигателя.
Целесообразно, чтобы буровое долото дополнительно содержало суженную часть 50, расположенную у верхнего конца калибрующего венца 42 или рядом с верхним концом калибрующего венца 42 и предназначенное для обеспечения возможности захвата, например, с помощью устройства захвата долота.
В этом варианте осуществления изобретения суженная часть 50 содержит две расположенные диаметрально противоположно плоские части 55, предназначенные для обеспечения возможности захвата, например, с помощью устройства захвата долота.
Целесообразно, чтобы буровое долото 40 не содержало рукав долота.
Обычно буровое долото 40 содержит, по существу, цилиндрический калибрующий венец 42, длина которого меньше или равна приблизительно одному номинальному диаметру долота и обычно составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до одного номинального диаметра долота.
Благодаря такой конструкции буровое долото 40 можно назвать "буровым долотом с коротким калибрующим венцом" 41.
Длина калибрующего венца 42 бурового долота может составлять от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Обычно буровое долото 42 может быть выполнено из карбид-вольфрамового материала, импрегни-рованного алмазами с подходящим связующим материалом.
На фиг. 6 показано буровое устройство 30, содержащее стабилизатор 5, соответствующий первому варианту осуществления настоящего изобретения, буровое долото 40, соответствующее второму варианту осуществления настоящего изобретения, и буровой двигатель 60 в сборе.
Стабилизатор 5 расположен на нижнем конце бурового двигателя 60 в сборе, т.е. на конце, находящемся наиболее близко к буровому концу 45.
Обычно буровой двигатель 60 в сборе содержит цилиндрический участок 65 основной части двигателя, приспособленный для выборочного вращения, вал двигателя, расположенный в указанном цилиндрическом участке основной части двигателя, и средство крепления бурового долота, расположенное у нижнего конца части вала двигателя или рядом с нижним концом части вала двигателя.
Обычно также цилиндрический участок 65 основной части двигателя прикреплен и/или с возможностью вращения соединен со стабилизатором 5. Благодаря такой конструкции вращение участка 65 основной части двигателя приводит к вращению стабилизатора 5, например, при обычном бурении. Наоборот, отсутствие вращения участка 65 основной части двигателя, например, при направленном или боковом бурении приводит к тому, что стабилизатор 5 остается неподвижным относительно вала двигателя.
Обычно нижний конец вала снабжен внутренней резьбой, в которую вставляют стержень 47 с внешней резьбой бурового долота 40.
Указанное устройство не содержит соединительного устройства, например переводника к долоту, расположенного между буровым долотом 40 и нижним или буровым концом основной части 65 двигателя, например вала двигателя.
Целесообразно, чтобы нижняя концевая часть стабилизатора 5 была расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с нижней концевой частью вала двигателя.
Предпочтительно, чтобы буровое долото 40 являлось буровым долотом 41 с коротким калибрующим венцом. В существующей технике под буровым долотом с коротким калибрующим венцом понимается буровое долото, в котором длина внешней цилиндрической части составляет не больше примерно одного номинального диаметра долота, а обычно составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до одного номинального диаметра долота.
Целесообразно, чтобы буровое долото 40, 41 содержало суженную часть 50, позволяющую осуществить захват, например, с помощью устройства захвата долота.
В одном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1-3, форма стабилизатора 5 является, по существу, концентрической относительно вала двигателя.
В этом варианте осуществления изобретения внешний диаметр стабилизатора 5, по существу, равен полному диаметру бурового долота 40, 41, т.е. разница составляет от 0 до 3,175 мм (1/8 дюйма) от номинального размера скважины.
В другом варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 4, форма стабилизатора 5 является эксцентриковой или нецентрированной относительно вала двигателя. Стабилизатор 5 имеет смещение, так что смещенная лопасть 20а стабилизатора 5 может описывать радиус, равный или больший радиуса калибрующего венца. Обычно радиус смещения составляет от 0 до 3 мм по отношению к радиусу калибрующего венца.
Целесообразно, чтобы буровое долото 40, 41 не содержало рукав долота. Благодаря такой конструкции стабилизация бурового долота основана только на цельном матричном калибрующем венце и может быть значительно уменьшен вылет долота, что улучшает управляемость двигателя в сборе.
Длина калибрующего венца 42 бурового долота составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Расстояние между нижним или буровым концом основной части 65 двигателя, например вала двигателя, и/или нижним концом стабилизатора 5 и калибрующим венцом 42 составляет от 25,4 мм (1 дюйм) до 203,2 мм (8 дюймов), обычно от 50,8 мм (2 дюйма) до 152,4 мм (6 дюймов).
Обычно буровое долото 40, 41 выполнено из карбид-вольфрамового материала, импрегнированного алмазами с подходящим связующим материалом.
Обычно буровое устройство 30 является внутрискважинным буровым устройством 31.
На фиг. 7-10 показано буровое устройство 30', содержащее стабилизатор 5', который соответствует третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Стабилизатор 5' содержит средство фиксации или запирающий механизм 80.
Средство фиксации или запирающий механизм 80 приспособлен для временной и/или разъемной фиксации приводного вала 70' через стабилизатор 5' бурового двигателя или вместе со стабилизатором 5' бурового двигателя.
Целесообразно, чтобы приводной вал 70' являлся приводным валом 71' двигателя и/или стабилизатор 5' являлся стабилизатором бурового двигателя.
Благодаря такой конструкции нижняя концевая часть вала 70', расположенная под стабилизатором 5' или внутри стабилизатора 5', может быть удержана на месте при креплении бурового долота 40' к валу 70' или отсоединении бурового долота 40' от вала 70'.
Обычно средство фиксации или запирающий механизм содержит запирающее средство 90 и вставку 100.
Запирающее средство 90 содержит по меньшей мере одно отверстие или прорезь 91, выполненное в части стабилизатора 5', и по меньшей мере одну приемную или запирающую часть 95, расположенную по меньшей мере на одном участке приводного вала 70' двигателя.
Целесообразно, чтобы при использовании отверстие 91 стабилизатора 5' или по меньшей мере одно отверстие 91 стабилизатора 5' было выровнено с приемной или запирающей частью 95 вала 70' двигателя или по меньшей мере с одной приемной или запирающей частью 95 вала 70' двигателя.
Отверстие 91 или по меньшей мере одно отверстие 91 с возможностью открывания закрыто или защищено закрывающим средством 92, например заслонкой или крышкой. Указанная конструкция направлена на предотвращение, при использовании, доступа, выхода или сбора остатков или частиц бурения в отверстии 91 или рядом с ним.
Обычно вставка 100 содержит по меньшей мере одну часть 101 для манипуляций и по меньшей мере одну сцепляющую часть 102.
Целесообразно, чтобы форма и размер по меньшей мере одной открытой части 91 были такими, чтобы по меньшей мере одну сцепляющую часть 102 вставки 100 можно было вставить через указанную по меньшей мере одну открытую часть 91.
Целесообразно, чтобы по меньшей мере одна приемная или запирающая часть 95 вала 70' была приспособлена для размещения по меньшей мере одной сцепляющей части 102 вставки 100.
Обычно по меньшей мере одна приемная или запирающая часть 95 вала 70' содержит, например, прорезь и по меньшей мере одна сцепляющая часть 102 вставки 100 является, например, Т-образной.
Обычно вал 70' снабжен одной или несколькими, например двумя, приемными или запирающими частями 95, возможно расположенными диаметрально противоположно друг относительно друга.
Также обычно стабилизатор 5' снабжен одним или несколькими, например двумя, отверстиями 91.
Предпочтительно, чтобы стабилизатор 5' бурового двигателя являлся стабилизатором, который соответствует первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительно, чтобы средство фиксации или запирающий механизм 80 был приспособлен для внутрискважинного бурового устройства 31' с двигателем.
Предпочтительно, чтобы внутрискважинное буровое устройство 31' содержало стабилизатор 5', буровое долото 40' и буровой двигатель 60' в сборе.
На фиг. 11 показано буровое устройство 30, 30', содержащее стабилизатор 5, 5', соответствующий первому или третьему варианту осуществления настоящего изобретения, буровой двигатель 60, 60' в сборе и буровое долото, соответствующее второму варианту осуществления настоящего изобретения (не показано).
В одном варианте осуществления изобретения буровой двигатель 60, 60' в сборе содержит устройство 110, 110' отклонения, например смещенный стабилизатор или изгиб.
Когда форма стабилизатора 5, 5', соответствующего настоящему изобретению, является нецентри-рованной или эксцентриковой относительно вала 70, 70' двигателя и/или участка 65, 65' основной части двигателя, нецентрированный или эксцентриковый стабилизатор 5, 5' может быть выровнен с помощью устройства 110, 110' отклонения и/или относительно устройства 110, 110' отклонения. Благодаря такой конструкции отклонение бурового устройства 30, 30', происходящее из-за устройства 110, 110' отклонения, может быть отрегулировано, улучшено и/или увеличено благодаря выравниванию нецентрирован-ного или эксцентрикового стабилизатора 5, 5' с помощью устройства 110, 110' отклонения и/или относительно устройства 110, 110' отклонения. Обычно отклонение имеет место в направлении, противоположном смещенным лопастям 20а стабилизатора 5, 5'.
Ясно, что описанные выше варианты осуществления настоящего изобретения приведены только для примера и не предназначены для какого-либо ограничения объема изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Внутрискважинный стабилизатор, содержащий
одну или несколько лопастей, расположенных на внешней поверхности стабилизатора;
по меньшей мере одно первое средство расширения, расположенное, по меньшей мере, у первой или нижней концевой части стабилизатора, наиболее близкой к буровому концу, или рядом с указанной первой концевой частью стабилизатора, и по меньшей мере одно второе средство расширения, расположенное, по меньшей мере, у второй или верхней концевой части стабилизатора, наиболее далекой от бурового конца, или рядом с указанной второй концевой частью стабилизатора,
при этом первое и/или второе средства расширения выступают, по меньшей мере частично, от верхней или наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одной лопасти над наклонной в продольном направлении поверхностью лопасти и расположены по меньшей мере между одной верхней или наиболее удаленной от середины поверхностью лопасти и участком основной части или концевой частью стабилизатора.
2. Внутрискважинный стабилизатор по п.1, который содержит стабилизатор бурового двигателя.
3. Внутрискважинный стабилизатор по п.1 или 2, при этом стабилизатор содержит несколько лопастей, расположенных по окружности относительно друг друга.
4. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит цилиндрическую основную часть, а внешняя поверхность содержит внешнюю поверхность цилиндрической основной части.
5. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждая лопасть содержит по меньшей мере одну наклонную или скошенную часть или поверхность, расположенную, по меньшей мере, между верхней или наиболее удаленной от середины частью или поверхностью лопасти и участком основной части или концевой частью стабилизатора, которая расположена у первого или нижнего, или бурового конца или рядом с указанным концом и/или у второго или верхнего конца или рядом с указанным вторым концом.
6. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно первое и/или второе средство расширения содержит блоки расширения.
7. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждое по меньшей мере из одного первого и/или второго средств расширения содержит наиболее удаленную от середины поверхность, которая является, по существу, плоской.
8. Внутрискважинный стабилизатор по п.7, в котором часть наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одного первого и/или второго средств расширения расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с наиболее удаленной от середины поверхностью лопасти (лопастей), на которой расположено по меньшей мере одно первое и/или второе средство расширения.
9. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.7 или 8, в котором часть наиболее удаленной от середины поверхности по меньшей мере одного первого и/или второго средств расширения расположена по радиусу наружу относительно соответствующей наклонной поверхности.
10. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.5-9, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно третье средство расширения, расположенное по меньшей мере на одной наклонной части по меньшей мере одной лопасти.
11. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно четвертое средство расширения, расположенное, по меньшей мере, на верхней части или поверхности по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.
12. Внутрискважинный стабилизатор по любому из пп.10 или 11, в котором указанные по меньшей мере одно третье и/или четвертое средства расширения расположены на одном уровне или заподлицо с внешней поверхностью по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.
13. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор содержит по меньшей мере одно пятое средство расширения, расположенное, по меньшей мере частично, вдоль по меньшей мере одного, по существу, продольного края по меньшей мере одной лопасти.
14. Внутрискважинный стабилизатор по п.13, в котором по меньшей мере одно пятое средство расширения расположено, по меньшей мере частично, вдоль края по меньшей мере одной лопасти или рядом с указанным краем по меньшей мере одной лопасти, при этом при использовании указанное средство, по существу, обращено в сторону вращения стабилизатора.
15. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором первое, второе, третье и/или пятое средства расширения содержат блоки и/или выполнены из материала, импрегниро-ванного алмазами.
16. Внутрискважинный стабилизатор по п.15, в котором материал, импрегнированный алмазами, содержит карбид вольфрама, импрегнированный алмазами.
17. Внутрискважинный стабилизатор по п.11, в котором четвертое средство расширения содержит блоки и/или выполнено из карбид-вольфрамового материала.
10.
18. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены на одной лопасти стабилизатора.
19. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены более чем на одной лопасти стабилизатора.
20. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором средства расширения расположены на одной и той же по меньшей мере одной лопасти стабилизатора.
21. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором каждое из первого, второго, третьего, четвертого и/или пятого средств расширения расположено независимо на одной или нескольких лопастях стабилизатора.
22. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, при этом стабилизатор выполнен из низкоуглеродистого стального сплава.
23. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно средство расширения содержит объединенное средство расширения.
24. Внутрискважинный стабилизатор по любому из предыдущих пунктов, в котором по меньшей мере одно средство расширения выполнено из материала, который тверже материала основной части стабилизатора.
25. Буровое устройство, содержащее по меньшей мере один стабилизатор по пп.1-24.
26. Буровое устройство по п.25, содержащее внутрискважинное буровое устройство и буровое долото.
27. Буровое устройство по любому из пп.25 или 26, содержащее буровой двигатель в сборе.
28. Буровое устройство по п.27, в котором стабилизатор расположен на нижнем конце бурового двигателя в сборе, наиболее близком к буровому концу.
29. Буровое устройство по любому из пп.27 или 28, в котором буровой двигатель в сборе содержит цилиндрический участок основной части двигателя, приспособленный для выборочного вращения, и вал двигателя, расположенный внутри указанного цилиндрического участка основной части двигателя.
30. Буровое устройство по п.29, в котором цилиндрический участок основной части двигателя прикреплен к стабилизатору и/или с возможностью вращения соединен со стабилизатором.
31. Буровое устройство по любому из пп.29 или 30, содержащее средство крепления бурового долота, расположенное у нижней концевой части вала двигателя или рядом с нижней концевой частью вала двигателя.
32. Устройство по любому из пп.29-31, в котором нижняя концевая часть вала снабжена принимающей частью, в которой располагают соединительное средство бурового долота.
33. Устройство по любому из пп.27-32, при этом указанное устройство не содержит соединительного устройства или переводника к долоту, расположенного между буровым долотом и нижним или буровым концом бурового двигателя в сборе.
34. Устройство по любому из пп.29-33, в котором нижняя концевая часть стабилизатора расположена, по существу, на одном уровне или заподлицо с нижней концевой частью вала двигателя и/или участком основной части двигателя.
35. Устройство по любому из пп.29-34, в котором форма стабилизатора является, по существу, концентрической относительно вала двигателя и/или участка основной части двигателя.
36. Устройство по любому из пп.25-35, в котором внешний диаметр стабилизатора, по существу, равен полному диаметру бурового долота, т.е. разница составляет от 0 до 3,175 мм (1/8 дюйма) от номинального размера скважины.
10.
18.
18.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2
020877
- 1 -
(19)
020877
- 1 -
(19)
020877
- 4 -
(19)
020877
- 13 -