Устройство для направленного бурения

Устройство для направленного бурения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бурению наклонного ствола скважин. Цель изобретения - упрощение конструкции. Устройство для направленного бурения включает корпус 1, вал с долотом, расположенные по окружности корпуса 1 опорные элементы (Э), узлы управления (УУ) опорными Э, эксцентричную массу (ЭМ), гильзу 4. Гильза 4 выполнена с окнами 5 и имеет на внутренней поверхности поршень 6, образующий верхнюю 7 и нижнюю 8 рабочие камеры. Опорный Э выполнен в виде пластины 9 из эластичного материала с выступом 10. Опорные Э расположены в верхней рабочей камере 7, а выступы 10 - в окнах 5. Выполнен УУ в виде установленного над опорным Э толкателя 11 и расположенного с зазором над ним зуба 12. Толкатель 11 подпружинен, а зуб 12 жестко связан с корпусом 1. Выполнен ЭМ в виде шарика 16, который расположен между толкателем 11 и зубом 12, рабочая камера 8 гидравлически связана с полостью корпуса 1. Толкатель 11 и зуб 12 на обращенных друг к другу торцовых поверхностях имеют соответственно наклонную рабочую поверхность 14 и паз 15. В наклонном стволе скважины шарики 16 с одной стороны устройства располагаются под пазами 15, а с другой под торцом зубьев 12. За счет давления промывочной жидкости на поршень 6 гильза 4 перемещается вверх. С той стороны устройства, где шарики 16 установились под торцом зубьев 12, пластины 9 сжимаются между поршнями 6 и толкателями 11. При этом выступы 10 выдвигаются из окон 5 гильзы 4 и упираются в стенку скважины. Долото будет разрушать забой скважины преимущественно в диаметрально противоположном направлении. 4 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 21 В 7/08

I (::

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4392805/23-03 (22) 17.03.88 (46) 30.06.90. Бюл. № 24 (72) E. С. Яблоков (53) 622.243.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 541012, кл. Е 21 В 7/10, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 985235, кл. F 21 В 7/08, 198!. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к бурению наклонного ствола с кважин. Цель изобретения — упрощение конструкции. Устройство для направленного бурения включает корпус

1, вал с долотом, расположенные по окружности корпуса 1 опорные элементы (Э),узлы управления (УУ) опорными Э, эксцентричную массу (ЭМ), гильзу 4. Гильза 4 выполнена с окнами 5 и имеет на внутренней поверхности поршень 6, образующий верхнюю 7 и нижнюю 8 рабочие камеры. Опорный Э выполнен в виде пластины 9 из эластичного материала с выступом 10. Опорные Э расположены в верхней рабочей камере 7, а высту„„Я0„„157478< А;

2 пы 10 — в окнах 5. Вьп.»лн и У, . Ии ., установленного HBJ, опорным Э т»,;к il .1:, и расположенного с зазором H

Толкатель 1 подпружинен, з зуб 12 же.-:ъ связан с корпусом 1. Вып».1неы ЭМ в IiH шарика 16, который распопов,ен меж,i кателем 1! и зубом 12. 11аб»ч; я к;:мс1,.б

ГH@ p2I31ичe»êH связ-! H;I с но,1»стьк; к»р их си

Толкатель 11 и;хб 12 На обращенных друг к Lpvl7 торцовых поверхн»стях имскгг соответственн» накл»иную рабочую I;»верхность 14 и паз 15. В на-»1»пном ств»,1 скважины ш.-,рики 16 с одной стороны устройства располагаются 11од пазами 15, а с другой под торцом зубьев 12. Ва счет давлсHHH промывочной жидкости на порп вHH 6 гильза 4 перемещается вверх. С т1Й стороны устройства, гд шарики 16 устаноьились под торцом зубьеE !2, пластины 9 сжимаю H между поршнями 6 и толкателями 11, 1!ри этом выступы 10 выдвигаютс я из окон 5

Гильз ы 4 и ъбпираются в с Ген кx скважи!1ы. ,Долото будет разрушать забой скважины, преимущественно в диаметрально противоположном направлении. 4 ил.

1574782

Изобретение относится к устройствам для проводки наклонного ствола скважины и может быть использовано для изменения его направления при вращательном способе бурения с применением забойного двигателя.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство для направленного бурения, вид в транспортном положении; на фиг. 2 — схема взаимодействия опорных элементов устройства со стенкой ствола скважины в процессе бурения; на фиг. 3— вид Л на фиг. 2; на фиг. 4 — вид Б на фиг. 2.

Устройство для направленного бурения включает корпус 1, установленный в полости корпуса вал 2 с долотом 3 на нижнем конце, равномерно расположенные по периметру корпуса 1 на одном уровне опорные элементы с узлами управления и эксцентричной массой, концентрично установленную на корпусе 1 с зазором гильзу 4. Гильза 4 выполнена с окнами 5 и имеет под последними на внутренней поверхности кольцевой поршень 6, образующий с гильзой 4 и корпусом 1 верхнюю и нижнюю рабочие камеры 7 и 8 соответственно.

Каждый опорный элемент выполнен в виде пластины 9 из эластичного материала с выступом 10. Опорные элементы расположены в верхней рабочей камере 7, а выступы

10 пластин 9 — в окнах 5 гильзы 4. Узел управления каждым опорным элементом выполнен в виде установленного в верхней рабочей камере 7 над опорным элементом то.>кателя 1) и расположенного с зазором над последним и жестко связанного с корпусом 1 зуба 12. Между тол кателем 11 и корпусом 1 со стороны зуба 12 установлена пружина 13.

Верхний торец толкателя 11 имеет наклонную рабочую поверхность 14, а торец зуба 12 со стороны толкателя 11 — паз 15.

Рабочая поверхность 14 толкателя 11 образует угол О с торцовой поверхностью корпуса 1.

Эксцентричная масса выполнена в виде шариков 16, расположенных на наклонной рабочей поверхности 14 т»,>кателя 11. 1-1ижняя рабочая камера 8 и I><з от><(р«гпя 17

I идравлическп «пяз;>и,! . H >и<>«> ьк> h()pHQ <;> I Ра<)o (! м«l>l,l . и верхи«:I и нижll< и:>а«ти! и<, иаир >:: IH,I г >о»>ениями 15. т; <»«<ш и«>п>льву< > н .<»>п»вовке с за<><>HHI>Iм <пигатслсм

У«гр йство для: .:ного бурения

Р;II)<>I rl(",;", <>М.

К<>!)») «! и иал 2 «оединяются соответ"I B<. HHo с корпусом и валом забойного двигателяя 9. Устройство и;> бу р<>л ьных трубах опускается в HHKJI(>HHI, «1пол с>.важины. 11о> ожение шариков I »п репе.. яс . ся аз имугальной позицией и» о <ош нию к апсидальной плоскости скваж-i "ы., Шар>.ки !6 могут ! занимать либо»ижнее Но отношению к наклонной рабочей поверхности 14 толкателя 11 положение, либо верхнее положение.

После установки долота 3 на забой ствола скважины в полость бурильных труб подается промывочная жидкость, которая через отверстия 17 в корпусе 1 поступает в нижнюю рабочую камеру 8. Под действием дау; ления промывочной жидкости на поршень 6 гильза 4 перемещается вверх. при этом поршень 6 воздействует через опорные элементы на толкатели 11, расположенные вблизи азимутальной позиции 90 (на фиг. 2 — 3 в секторах г и д), не смещаются вверх, так как шарики 16 препятствуют их перемещению, упираясь в зуб 12. Пластины 9 в секторах

15 г и д (фиг. 2, 3) сжимаются и за счет объемной деформации происходит вытеснение выступов 10 в окна 5 гильзы 4.

Положение шариков 16 на наклонной ра бочей поверхности 14 толкателя 11 в секторах г и д обусловлено тем, что проекция угла

6 на апсидальную плоскость меньше зенитного угла а. Рабочая поверхность 14 толкателей 11, расположенных в секторах <2 в, е, з имеет проекции угла 6 больше зенитного уг.— ла а, поэтому в указанных секторах шарики

25 16 располагаются в нижней позиции на рабочей поверхности 14 толкателя 11 и при перемещении вверх последнего размещаются в пазу 15 зуба 12.

Выступы 10 пластин 9, расположенных в секторах г и д, вытесняются в окна 5

ЗО гильзы 4 и давят на стенку ствола скважины, создавая в точке О боковое усилие. На долоте 3 возникает противоположное по направлению боковое усилие В, обеспечивающее уменьшение азимутального угла ствола скважины.

Работа устройства по изменению азимута ствола скважины осуществляется при условии, что зенитный угол а больше угла наклона 9 рабочей поверхности 14 толкателя 12.

40 При отключении бурового насоса, например перед очередным наращиванием колонны бурильных труб, пружины 13 возвращают гильзу 4 в исходное положение, воздействуя на нее через толкатели 11 и опорные элементы., Шарики 16, расположенные в

4:) секторах г и д освобождаются.

Уплотнения 18 предохраняют верхнюю 7 и нижнюю 8 рабочие камеры от зашламования. В процессе бурения выступы 10 пластин 9, расположенных в секторах г и д, взаимодействуют со стенкой ствола скважины в точках О (фиг. 2) и предотвращают поворот устройства вокруг продольной его оси от реактивного момента забойного двигателя 19. При бурении горных пород, 55 обладающих высокой моментоемкостью, фиксирование бурового инструмента в заданной азимутальной позиции затрудняется, поэтому необходимо в этом случае компенсировать

1574782 реактивный момент забойного двигателя 19 путем поворота верхней части бурильной колонны по направлению вращения долота на угол, который может быть определен известными способами.

Для увеличения азимута ствола скважины необходимо использовать предлагаемое устройство для направленного бурения с противоположным направлением наклона рабочей поверхности 14 толкателя 11.

Формула изобретения

Устройство для направленного бурения включающее корпус, установленный в его полости вал, равномерно расположенные по периметру корпуса на одном уровне опорные элементы с узлами управления и эксцентричной массой, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно снабжено концентрично установленной на корпусе с зазором гильзой с окнами и расположенным под ними кольцевым поршнем, образующим с внутренней поверхностью гильзы и корпуса верхнюю и нижнюю рабочие камеры, опорные элементы установлены в верхней рабочей камере, каждый опорный элемент выполнен в виде пластины из эластичного материала с выступом, и последний расположен в окне гильзы, а узел управления опорным элементом выполнен в виде установленного в верхней рабочей камере над опорным элементом и подпружиненного относительно корпуса в осевом направлении толкателя с наклонной рабочей поверхностью на верхнем торце и расположенного с зазором над рабочей поверхностью толкателя и жестко связанного с корпусом зуба, причем нижняя рабочая камера гидравлически связана с полостью кориуса, эксцентричная масса выполнена в виде шарика, расположенного на рабочей поверхности толкателя, а зуб имеет с одной из сторон паз для размещения шарика в рабочем положении устройства.

1574782

В

00Соста вител ь В. Родин а

Редактор Ю. Середа Техред А. Кравчук Корректор О. Кравцова

Заказ 1765 Тираж 482 Подп исное

ВНИИП

Н ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», r. Ужгород, ул. Гагарина, 101