Устройство для направленного бурения

Устройство для направленного бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус, насос , полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией по-дачи с полостью гидрокамер отклонителя , и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя , имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии подачи, отличающееся тем, что, с целью увеличения точ«ости ориентирования и noBiffiiei Hя надежности работы, узел регулирования подачи жидкости в гидрокамеры отклонителя выполнен в виде цилиндрических полостей, расположенных по окружности , связанных между собой через дроссели и заполненных жидкостью, плотность которой больше плотности рабочей жидкости, а запорныеэлемен ты выполнены в виде плунжеров.

СОКИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ . РЕСПУБЛИК

„„SU„„1013624. А (51) Е 21 В 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

3 н J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGXOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3359454/22-03 (22) 04 .12 ° 81 (46) 23.04.83. Бюл. 9 15 (72) В.Г. Ясов, Н.О. Гринкевич и

Г.F. Семак (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (53) 622.243,7 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР .

Р 541012r кл. Е 21 В 7/10, 1976

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 2905618/03, кл. Е 21 В 7/08, 1979 (прототип) . (54)(57) УстРОЙстВО ДлЯ нАНРАВленнО-. ГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус, насос, полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией подачи с полостью гидрокамер отклоните. ля, и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя, имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии подачи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точнос" ти ориентирования и повышения надеж-. ности работы, узел регулирования подачи жидкости в гидрокамеры атклони- теля выполнен в виде цилиндрических полостей, расположенных по.окружности, связанных между собой через дроссели и заполненных жидкостью, плотность которой больше плотности рабочей жидкости, а запорные элементы выполнены в виде плунжеров. g

1013624

Цель изобретения - увеличение точности ориентирования и повышение надежности работы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для направленного бурения, содержащем корпус, насос, полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией подачи с полостью гидрокамер отклонителя, и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклоиителя, имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии пода чи, узел регулирования подачи жидкости в гидрокамеры отклонителя выполнен в виде цилиндрических полостей, расположенных по окружности, связанных между собой через дроссе50

Изобретение относится к буренин скважин, в частности к устройствам для изменения направления буровых скважин.

ИзВестен самоориентирующий забой ный отклонитель, содержащий корпус, плунжерный отклонитель с гидрокамерами и эксцентричный распределитель потока рабочей жидкости с узлом регулирования ее подачи в гидрокамеры, установленный в корпусе на подшипни- I0 ках pl l.

Недостатком этого устройства является воэможность заклинки подшипника распределителя и плунжеров гидрокамер, что снижает надежность 15 работы отклонит ел я .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для направленного бурения, содержащее корпус, насос, полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией додачи с полостью гидрокамер отклонителя, и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя, выполненный 25 в виде эксцентричной втулки, уста-, новленной на качающейся опоре, и имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии подачи j2).

Недостатком данного устройства. является низкая точность ориентирова ния вследствие того, что от осевых и крутильных колебаний, возникающих в процессе бурения, распределитель потока, установленный на качающейся опоре в виде трех стержней изменяет свое положение относительно апсидальной плоскости, переключая при этом беспорядочно запорные элементы, установленные на гидравлической линии 40 подачи, что обуславливает ответное изменение направлений отклоняющей силы. Кроме того, заклинивание даже одного из шести запорных элементов приводит к потере ориентации устрой- 45 ства, что снижает надежность его работы. ли и заполненных жидкостью, полость которой больше плотности рабочей жидкости, а запорные элементы выполнены в виде плунжеров.

На фиг.l изображено устройство для, направленного бурения, продольный разрез; на фиг.2 — сечение A-A на фиг.l; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 — сечение В-В на фиг.l; на фиг.5 — сечение Г-Г на фиг.l.

Устройство для направленного бурения присоединяется к ниппелю 1 забойного двигателя и содержит корпус

2, в котором закреплен насос 3 с приводным катком 4, прижатым к валу

5 забойного двигателя. B корпусе расположен узел регулирования подачи рабочей жидкости, выполненный в виде шести цилиндрических полостей 6, расположенных по окружности, которые вместе с соединяющими их дросселями

7 образуют нижнюю полость 8, заполненную, например, ртутью. В корпусе выполнена койьцробразная верхняя полость 9, заполненная рабочей жидкостью, например, маслом, и соединенная с насосом 3 гидравлической линией 10 подачи.

Нижняя 8 и верхняя 9 полости разделены между собой запорными элементами, выполненными в виде плунжеров

ll установленными в цилиндрических отверстиях. на гидравлической линии

Подачи. Плунжеры 11 выполнены с цилиндрической проточкой на наружной поверхности. Плотность жидкости,,заполняющей полость 6, должна быть больше плотности рабочей жидкости .

Положение уровня раздела жидкостей всегда находится в горизс. .тальной плоскости, а каждый плунжер 11, находящийся на уровне раздела, занимает соответственно определенное положе- ние относительно корпуса в зависимости от ориентации бурильного инструментаа.

Н аход яс ь в в ерх н ем положении, Плунжер .11 соединяет нагнетательную линию насоса 3 через гидравлическую линию 10 подачи, которая продолжает- ся каналом 12,цилиндрической полостью, 13, цилиндрической проточкой на плунжере и каналом 14, с гидрокамерой отклонителя 15. Находясь в нижнем положении, плунжер 11 соединяет всасывающую линию насоса 3 с гидрокамерой отклонителя через верхнюю полость 9 и канал 16 гидравлической линии подачи 10. В среднем неустойчивом положении плунжер перекрывает вход в гидрокамеру. Однако достаточно незначительного изменения ориентации плоскости наклона корпуса, и плунжер соединяет гидрокамеру со всасывающей или с нагнетательной линией насоса в соответствии с направлением наклона.

1013624

Таким образом, при наличии, например, шести гидрокамер в отклонителе, три из них будут соединены со всасывающей линией насоса, а противоположные три — с нагнетательной.

Между нагнетательной и всасывающей линиями насоса установлен регулятор

17 давления. Неподвижно насаженный на металлическом остове 18 отклонитель 15 имеет возможность проворачиваться на корпусе 2 по резьбе и фиксироваться в требуемом положении стопором 19. Каналы 14 и 16 гидравлической линии подачи связаны с гидрокамерамн отклонителя 15 гибкими шлангами 20, длина которых допускает 35, относительный проворот.до 360

Устройство работает следующим образом.

Каток 4, прижатый к вращающемуся валу 5 забойного двигателя, приводит насос 3 в движение. Поток жидкости иэ нагнетательной линии насоса 3 по каналам 12, цилиндрической полости 13, цилиндрическим проточкам на плунжерах ll каналам 14 и по гибким шлангам 20 поступает в одну группу гидрокамер отклонителя 15. Другая группа гидрокамер отклонителя 15 гибкими шлангами 20 через каналы 16 и верхнюю полость 9 связана со всасывающей линией насоса 3. Таким образом, в зависимости от положения плунжеров ll насос 3 одну группу гидрокамер отклонителя 15 наполняет жидкостью, а из другой - выкачивает .

Наполненные гидрокамеры отклонителя

15, непосредственно контактирующие со стенками скважины, смещают долото. величина давления в наполненных гидрокамерах отклонителя 15, непос1 редственно контактирующих со стен- 40 ками скважины, устанавливается ре" гулятором 17 давления в зависимости от требуемой величины отклоняющей силы на долоте, что обуславливает интенсивность искривления ствола скважины. Так как объем жидкости, заключенный в гидравлической системе отклонителя, постояйный, то после достижения заданного давления в гидРокамерах отклоннтеля, насос 3 пеРекачивает жидкость через регулятор

17 давления.

Плунжеры 11 находятся на уровне раздела двух жидкостей разной плотности, например ртути и масла, эаключенных в полостях 8 и 9 корпуса.

Поэтому при наклоне корпуса 2 в скважине плунжеры 11 вместе с .уровнем раздела двух сред стремятся раз" местнться в горизонтальной плоскости. При провороте бурильного инструмента в процессе бурения, например от действия реактивного момента за-. бойного двигателя, плунжеры 11, стремясь сохранить положение в горизонтальной плунжерной плоскости, переместятся. При этом, вследствие перемещения плунжеров, изменится порядок наполнения гидрокамер в соответствии с возникшим проворотом инструмента,- что обеспечивает сохранение первоначальной ориентации наполненных гидрокамер отклонителя 15.

Таким образом, независимо от положения бурильного инструмента, отклонитель 15 смещает долото под постоянным углом относительно апсидальной плоскости, который задается на поверхности путем проворота отклонителя 15 относительно корпуса 2 и фиксации его стопором 19 °

Скорость перетока жидкости между полостями 6, образующими полость 8, ограничена дросселями 7. Поэтому плунжеры ll, находящиеся на уровне раздела жидкостей, заполняющих полости 8 и 9, остаются .неподвижнъми относительно корпуса при крутильных и осевых колебаниях последнего, возникающих при вибрации долота на забое, сохраняя при этом первоначальную ориентацию наполненных гидрокамер отклонителя относительно апсидальной плоскости. Это повыаает точность ориентирования отклонителя, что особенно важно при малых углах наклона, например, при использовании устройства с целью предупреждения искривления вертикальных скважин.

Плунжеры узла регулирОВаниЯ поДа" чи жидкости в гидрокаиеры не связаны между собой. Поэтому даже при заклинивании одного из них отклонитель остается работоспособным, что повышает надежность его работы.

Технико-экономическая эффективность устройства для направленного бурения достигается. эа счет снижения затрат . на перебуривание скважин, вследствие повышения точности офиентироваиия и надежности работы.

1013б 24

ФигЗ

/ /

ВНИИПИ Заказ 29б9/41 Тираж 601 Подписное

Филиал ППП "Пат ент", r, Ужгород,ул. Проектная, 4