Устройство для бурения направленных скважин

Устройство для бурения направленных скважин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

Р М К з

Е 21 В 7/08 с прйсоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1509.82. Ьюллетень йо 34.

Дата опубликования описания 150982 (ÇÇ) УДК 622.243. .23.05(088.8) (72) Авторы

Ю.А.Ватутин, В.С.Щербачев, Л.З.Василевский

СКВАЖИН

Изобретение относится к буровой технике, а именно к техническим средствам для направленного бурения скважин.

Известно устройство для направленного бурения, включающее корпус, вал, эксцентричный груз, отклонитель и распорный узел (1 ).

Недостатками известного устройства являются как сложная конструкция, так и низкая точность ориентирования отклонителя в связи с значительными силами трения в подшипниках эксцентричного груза и смеситеЛЯ.

Известно также устройство для бурения направленных скважин, включающее корпус, телескопический вал, подвижную втулку, ориентатор, размещенный во внутренней ттолости корпуса, снабженный элементом. качения и стаканом с наклонной торцовой несамотормозящейся поверхностью, отклонитель (2).

Однако устройство имеет малую точность установки плоскости действия отклонителя и требует больших временных. затрат. Кроме того, воз- можны самопроизвольные провороты отклонителя при бурении.

Цель изобретения - повышение точности и ускорения процесса ориентирования отклонителя в заданном нап5 равлении. поставленная цель достигается тем, что в устройстве, втулка выпол, нена с продольными ребрами на наружной поверхности, а стакан жестко связан с корпусом, причем втулка установлена с возможностью взаи-, модействия в рабочем положении с отклонителем, а ее ребра - co стенками ствола.

Кроме того в Верхней части име» ет шарнирную муфту.

На чертеже схематически представлено устройство для бурения направленных скважин, разрез.

Устройство включает полый вал 1, жестко соединенный нижним концом с переходником 2 и буровым долотом 3, а верхним концом со шлицами с ротором 4, который, в свою очередь, посредством шарнирной муфты

5 соединен с. бурильной колонной.

Корпус В установлен в нижней части на радиальном и упорном подшипниках в переходнике 2 и зафиксирован от осевых перемещений. В корпусе 6 размещен и распорно-сместитель.

958647 ный узел, состоящий из выдвижного смесителя 7, наружная поверхность которого снабжена катками или продольными ребрами, и взаимодействующего со сместителем по наклонной плоскости ползуна 8 с нажимной пру- 5 жиной 9. При перемещении ползуна

8 сместитель 7 выдвигается из корпуса б через выполненное в последнем окно либо втягивается обратно, в корпус. Перемещение ползуна 8 вверх ограничено внутренним кольцевым выступом, имеющимся в корпусе 6. .В верхней части корпуса б имеется стакан 10, на котором выполнена наклонная торцовая поверхность и который жестко фиксируют в корпусе при любом нужном положении наклонного торца. От нижней точки наклонного торца в стенке стакана 10 выполнена продольная .щель °

Втулка 11 посажена на ротор 4 на радиальном и опорном подшипниках и зафиксирована от осевых перемещений. На наружной r..îâåðõíoñòè верхней части втулки 11 выполйены ребра, параллельные ее оси и равномерно распределенные по окружности. Ниже, ребер на втулке имеется конический уступ, которому соответствует конический верхний торец корпуса б, конические поверхности для лучшего их сцепления могут быть. зубчатыми.

Нижняя часть втулки 11 выполнена в виде полого ступенчатого штока, свободно входящего в корпус с возможностью вращательного и возвратно-поступательного, перемещений; внутри штока свободно вращается вал 1. Хвостовик штока имеет форму кольцевого выступа, свободно скользящего внут- 40 ри ползуна 8. При ходе вниз хвостовик контактирует с пружиной 9, а при ходе вверх — упирается в кольцевые выступы ползуна и корпуса б, ограничивая перемещение вверх втулки 11, 45 которая удерживается в этом верхнем положении возвратной пружиной 12. Шар

13 свободно помещен в кольцевом пространстве между корпусом 6 и штоком втулки 11, ограниченном сверхУ 50 кольцевым уступом штока, а снизу— торцом фиксатора 14, установленного на штоке на скользящей шпонке и снабженного пружиной 15. Радиус шара превышает толщину стакана 10. 55

Фиксатор 14 своим кольцевым выступом упирается в дно стакана 10, а пружина 15 сжата под действием более жесткой пружины 12.

Устройство работает следующим образом.

Перед спуском устройства в скважину стакан 10 поворачивают на требуемый угол относительно сместителя 7 и жестко фиксируют в корпусе 6. После промывки и проработки 65 скважины устройство подвешивают без вращения над забоем. При этом шар 13 под действием собственного веса занимает нижнее положение. При подстановке на забой и создании осевой нагрузки втулка 11 под действием боковой составляющей нагрузки, а также веса устройства прижимается ребристой поверхностью к стенке скважины, чем исключает вращение втулки.

При перемещении втулки 11 вниз сжима= ется возвратная пружина 12, а пружина 15 разжимается, и шар 13 фиксируется в нижнем положении между торцом фиксатора 14 и уступом штока. При дальнейшем перемещении втулки 11 шар 13, контактируя со скольжением с наклонным торцом стакана 10 поворачивает корпус отклонителя до совмещения нижней точки наклонной поверхности с шаром, после чего шаг входит в продольную прорезь стакана.

При этом на поверхности уступа штока, контактирующей с шаром, могут быть выполнены гнезДа, ограничивающие радиальное и окружное перемещение шара при его скольжении по нак лонной плоскости стакана 10. Затем хвостовик втулки 1.1, действуя через пружину 9 на ползун 8, перемещает его вниз. При этом сместитель 7 выдвигается из корпуса 6 до упора в стенку скважины, а нижняя часть отклонителя вместе с долотом 3 прижимается к противоположной стенке скважины.

После этого втулка 11 упирается своим коническим уступом в торец корпуса б, войдя с ним в неподвижное эа-. цепление.

Бурильная колонна приводится во вращение, которое посредством ротора

4, вала 1 и переходника 2 передается буровому долоту 3. Осевая нагрузка на долото передается через втулку 11, корпус б и переходник 2, часть осевой нагрузки передается через полэун 8 на сместитель 7, обусловливая прижатие его к стенке скважины с требуемым отклоняющим усилием. Под действием отклоняющего усилия долото 3 углубляет. скважину под некоторым заданным углом к первоначальному направлению ствола. Корпус б вместе с втулкой 11 продвигается по мере углубки скважины вдоль ее ствола.

При этом продольные ребра или катки сместителя 7 и втулки 11 вдавливаются в породу и препятствуют проворачиванию втулки и сместителя, обеспечивая в то же время продвижение устройства вдоль ствола скважины.

В процессе бурения можно многократно осуществлять повторное ориентирование устройства. Для этого прекращают Мрашение бурового снаряда, полностью снимают осевую .нагрузку с устройства, а затем снова доводят ее

958647

Формула изобретения до оптимальной, после чего бурение продолжают.

При снятии осевой нагрузки втулка 11 выводится пружиной 12 в крайнее верхнее положение с высвобождением шара 13 и втягиванием сместителя 7 внутрь корпуса 6, т.е. устройство приводится в исходное положение.

Устранение непосредственного контакта чувствительного элемента с окружающей средой (стенки скважины,. промывочная жидкость и т.д.), что характерно для аналогичных конструкций, и при его косвенном взаимодействии с невращающимся узлом устройства — с одной стороны и с поворотным узлом отклонителя — с другой стороны, позволяет повысить надежность работы отклонителя на

30-35% и расширить область его при. менения.

1 ° Устройство для бурения направленных -скважин, включающее корпус. телескопический вал, подвижную подпружиненную втулку, ориентатор, размещенный Во внутренней полости корпуса, снабженный элементом качения и стаканом с наклонной торцовой несамотормозящейся поверхностью, отк-.

5 лонитель, о тличающе е с ÿ тем, что, с целью повышения точности и ускорения процесса ориентирования отклонителя в заданном направлении, втулка выполнена с продольны10 ми ребрами на наружной поверхности, а стакан жестко связан с корпусом, причем втулка установлена с возможностью взаимодействия в рабочем положении с отклонителем, а ее ребра—

15 со стенками ствола.

2. Устройство по п.1,;:о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтд оно в верхней части имеет шарнирную муфту, размещенную над втулкой.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 478928, кл. Е 21 В 7/08, 1975.

2. Патент США Р 2632630, кл. 166-177.5,1953 (прототип).

ВНИИПИ Заказ 7002/44

Тираж 623 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4