Шарнирный отклонитель

Шарнирный отклонитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. ШАРНИРНЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ , включающий корпус с осевым каналом , состоящий из двух частей, сопрягаемые торцовые поверхности которых имеют возможность относительного углового смещения , расположенный в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с частями корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности отклонителя в работе за счет перераспределения нагрузок как при роторном , так и при турбинном бурении, вал выполнен из двух частей, близлежащие торцы которых связаны кулачковым зацеплением; причем упорные элементы вала выполнены в виде радиально-упорных подшипников . 2. Отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что торцовые сопрягающиеся поверхности корпуса выполнены конусными и один из сопрягающихся торцов имеет вырез для фиксации угла искривления. (Л 00 со О) СХ) ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) Е 21 В 708

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2990331/22-03 (22) 08.10.80 (46) 07.08.83. Бюл. № 29 (72) А.Е. Колесников, М.Е. Колесников и Ю.В. Кодзаев (71) Северо-Кавказский горно-металлургический институт (53) 622.242.2 (088.8) (56) 1. Патент США № 3380543, кл. 175 — 73, опублик. 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 819294, кл. Е 21 В 7/08, 1979. (54) (57) 1. ШАРНИРНЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ, включающий корпус с осевым каналом, состоящий из двух частей, сопрягаемые торцовые поверхности которых имеют возможность относительного углового сме„„SU„„1.0 3685 А щения, расположенный в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с частями корпуса, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности отклонителя в работе за счет перераспределения нагрузок как при роторном, так и при турбинном бурении, вал выполнен из двух частей, близлежащие торцы которых связаны кулачковым зацеплением, причем упорные элементы вала выполнены в виде радиально-упорных подшипников.

2. Отклонитель по п. 1, отличающийся тем, что торцовые сопрягающиеся поверхности корпуса выполнены конусными и один из сопрягающихся торцов имеет вырез для фиксации угла искривления.

1033685

Изобретение относится к горному делу, в частности к проходке разведочных и эксплуатационных скважин вращательным способом, а именно к устройству для искусственного искривления скважин, а также для направленного и многоствольного бурения и может быть использовано как в роторном бурении, так и в бурении с забойными двигателями, кроме этого, оно может быть использовано в качестве шарнирной муфты для передачи крутящего момента в механизмах с небольшими перекосами осей валов.

Известен шарнирный отклонитель, состоящий из набора сочлененных в продольном направлении элементов, обеспечивающих передачу крутящего момента при перекосе осей (1) .

Недостаток устройства заключается в сложности его конструкции и недолговечности работы, так как узел передачи вращения и осевой нагрузки быстро изнашивается.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является шарнирный отклонитель, включающий корпус с осевым каналом, состоящий из двух частей, сопрягаемые торцовые поверхности которых имеют возможность относительного углового смещения, расположен11ый в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с .астями корпуса, причем вал имеет в поперечном сечении форму квадрата, а части корпуса — ответные ему поверхности для

0åðå;!ÿ÷è крутяшего момента (2j.

Недостаток этого устрОиства заключается в том, что части корпуса, передавая и осевую нагрузку и крутящий момент быстро изнашиваются, а так как торцовые поверхности корпуса не имеют фиксации углового смещения, на вал передается изгибающая нагрузка от частей корпуса. Кроме того, устройство возможно применять только при роторном бурении.

Цель изобретения — — повышение надежности отклонителя в работе за счет перераспределения нагрузок как при роторном, так и при турбинном бурении.

Указанная цель достигается тем, что в шарнирном отклонителе, включающем корпус с осевым каналом, состоящий из двух частей, сопрягаемые торцовые поверхности которых имеют возможность относительного углового сме цения. расположенный в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с частям. корпуса, вал выполнен из двух частей, близлежащие торцы которых связаны кулачковым зацеплением, причем упорные элементы вала выполнены в виде радиальноупорных подшипников.

Торцовые сопрягающиеся поверхности корпуса выполнены KOígñíûìè и Один из

З5

40 сопрягающихся торцов имеет вырез для фиксации угла искривления.

На фиг. 1 показана схема установки шарнирного отклонителя в компоновке бурильной колонны; на фиг. 2 — шарнирный отклонитель, продольный разрез; на фиг. 3— шарнирный отклонитель, во время спуска его в скважину; на фиг. 4 — то же, в момент работы; на фиг. 5 — схема передачи осевой нагрузки между звеньями корпу с а отклон ителя.

Шарнирный отклонитель устанавливается в компоновке бурильной колонны и связан с долотом 1 переходником 2, а верхней частью — с бурильными трубами 3 (фиг. 1).

Шарнирный отклонитель (фиг. 2) состоит из корпуса, выполненного из двух частей: верхней 4 и нижней 5, которые связаны между собой шарниром 6 для обеспечения возможности их относительного углового смещения. В осевом канале корпуса расположен вал, состоящий из двух частей: верхней 7 и нижней 8. Нижняя и верхняя части вала на близлежащих торцах имеют соответственно кулачки 9 и 10, образующие кулачковое зацепление для передачи крутящего момента от колонны бурильных труб 3 к долоту 1 через переходник 2. Части вала 7 и 8 установлены в частях корпуса 4 и 5 на радиально-упорных подшипниках 11 и 12. Части вала 7 и 8 выполнены с осевым каналом для прохода промывочной жидкости, в котором с целью уплотнения кулачкового соединения установлена трубка 13 сальникового уплотнения. Для предохранения подшипников

11 и 12 от воздействия абразивной среды в частях корпуса 4 и 5 установлены сальниковые уплотнения 14.

Образующие шарнир 6 торцовые поверхности частей корпуса 4 и 5 выполнены конусными и один из сопрягающихся торцов, например верхний, имеет вырез 15 для фиксации угла искривления-угла перекоса оси породоразрушающего инструмента 1 относительно оси скважины.

Шарнирный отклонитель работает следующим образом

Перед спуском в скважину шарнирный отклонитель верхней частью присоединяется либо к забойному двигателю, либо к ориентируемому стабилизатору. При наличии некоторой кривизны ствола шарнирный отклонитель возможно использовать самостоятельно для дальнейшего набора кривизны.

Благодаря шарниру 6 между частями корпуса 4 и 5 при спуске устройства в компоновке бурильной колонны она перемещается вдоль оси скважины без перекоса (фиг. 3). При постановке на забой за счет осевой нагрузки звенья 4 и 5 поворачиваются в ширнире 6 на угол у до за 1033685 крытия выреза 15 и занимают рабочее перекошенное положение (фиг. 4). Осевая нагрузка при этом с верхней части вала 7 через подшипник 11 передается на верхнюю часть корпуса и далее через шарнир б и контакт выреза 15 (фиг. 4), давление передается на нижнюю часть корпуса 5, которое через подшипник 12 передается на нижнюю часть вала 8 с породоразрушающим инструментом 14.

Полное закрытие выреза. 15 асимметричная передача давления на нижнюю часть корпуса 5 возможна только в том случае, если величина угла выреза 15 совпадает с углом перекоса оси породоразрушающего инструмента 1 относительно оси скважины. (на фиг. 1).

При передаче осевой нагрузки с верхней части корпуса 4 на нижнюю часть корпуса 5 в результате их смещения возникает эксцентриситет е, что обеспечивает более надежную фиксацию перекоса в шарнире 6 за счет появления опрокидывающего момента равного М = eP, который также способствует увеличению отклоняющей силы на породоразрушающем инструменте в про- цессе бурения скважины.

Размеры нижней части снаряда направленного бурения, в этом случае, должны определяться из соотношения. где D — диаметр скважины,,мм;

d — - диаметр корпуса шарнирного откло5 нителя, мм; — длина низа снаряда от забоя до шарнира б, мм.

Такая передача осевого давления в шарнирном отклонителе полностью разгружает от продольной нагрузки узел передачи вращения при перекосе осей валов 7 и 8, что позволяет выполнить элементы зацепления этого узла в виде кулачков. В процессе бурения для очистки забоя через продольные каналы шарнирного отклонителя подается либо промывочная жидкость, либо газообразный очистной агент. Сальниковые уплотнения 13 и 14 предохраняют трущиеся поверхности устройства от воздействия агрес- сивной среды. Ввиду этого резко уменьшается износ контактирующих между собой

20 деталей шарнирного отклонителя, что повышает надежность и срок его работы в скважине при ее искусственном искривлении, Технико-экономическая эффективность заключается в уменьшении материальных затрат, связанных с проводкой скважин, за счет повышения срока службы элементов бурильной колонны.

1033685

Составитель В. Родина

Редактор A. Шандор Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 5585/34 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4