Самоориентирующийся забойный отклонитель

Самоориентирующийся забойный отклонитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02 ° 03. 81 (21) 3252035/22-03 t$1) М. Кд.з с присоединением заявки № (23) Приоритет

Е, 21 В 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 30.1?8? Бюллетень ¹ 48 (531УДК 622.243,27 (088. 8) Дата опубликования описания 30.1? 82 (72) Авторы изобрбтения

Г.Г.Семах и Н.О.Гринкевич

Ивано-Франковский институт нефти и газа (71) Заявитель (54) САИООРИЕНТИРУЮЩИЙСЯ ЗАБОЙНЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ

Изобретение относится к бурению скважин, а именно к техническим средствам для управления траекторией ство ла скважины при бурении забойными двигателями, и предназначено для проводки наклонно направленных скважин.

Известен устанавливаемый между корпусом турбобура и шпинделем самоориентирующийся забойный отклонитель состоящий из цилиндрического полого корпуса с равномерно расположенными по окружности радиальными гидрокамерами, в которых размещены подпружиненные плунжерные .*упоры. Выдвижение плунжерных упоров, а следовательно, и закрепленных на них башмаков обеспечивается давлением потока рабочей жидкости, который проходит через отверстие в распределитель. Требуемый угол установки отклонителя относительно плоскости искривления (апсидальной плоскости) задается на поверхности соответствующим расположением отверстия в распределителе потока относительно эксцентричной массы, а интенсивность искривления - площадью сечения отверстия (11.

Отклоняющая сила самоориентирующегося забойного отклонителя пропорциональна давлению потока промывочной жидкости. Но так как значительный перепад давления промывочной жидкости расходуется для привода турбобура, то эффективность установленного ниже забойного двигателя отклонителя низ- Ь кая.Поэтому его целесообразнее устано" вить над забойным двигателем. Однако в этом случае эффективность отклонителя снижается в связи с отдалением действия отклоняющей силы от долота.

Воэможность прогиба инструмента на интервале от долота до отклонителя и касания его со стволом скважины вызывает несовпадение направления смещения долота с заданным углом установки отклонителя.

При работе плунжеров гидрокамер в буровом растворе возможно заклинивание и промыв их, приводящий к прямому перетоку раствора в затрубное пространство. Кроме того, трение в подшипнике распределителя, увеличенное силой поджатия его скоростным потоком промывочной жидкости, обусловливает возможность заклинивания, что значительно снижает надежность рабо" ты отклонителя.

Наиболее близким к предлагаемому является самоориентирующийся забойный отклонитель, включающий полый

985235 корпус, имеющий кольцевую герметичную гидрокамеру с рабочей жидкостью, в которой расположен распределитель потока рабочей жидкости с эксцентричной массой, и равномерно расположенные по окружности корпуса с его наружной и внутренней сторон выдвижные лоршни (2). отклонителе, включающем полый корпус, имеющий кольцевую герметичную гидрокамеру, в которой расположен распределитель потока рабочей жидкости с эксцентричной массой и равномерно расположенные по окружности выдвижнЫе элементы, в распределителе потока выполнены две полости, связанные между собой перепускным клапаном и имеющие ограничитель давления, причем каждая полость распределителя

35 потока гидравлически связана с одной из противоположно расположенных групп выдвижных элементов.

На фиг. 1 изображен самоориентирующийся забойный отклонитель в компоновке низа бурильного инструмента, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — разрез Б Б на фиг. 1.

Самоориентирующийся забойный от" клонитель состоит из корпуса 1, при40

45,соединяемого к ниппелю забойного дви гателя и выполненного с гидрокамерами С, расположенными равномерно по окружности, в каждую.из которых помещен самоуплотняющийся выдвижной элемент, состоящий иэ плунжера 2 и штока 3. На штоках укреплены башмаки 4, связанные между собой гибкой тягой 5. В полости корпуса установлен на шаровой опоре б распределитель 7 потока рабочей жидкости со смещенным центром тяжести, что достигается наличием в нем участка 8, залитого 60 металлом с большим удельным весом.

Полость корпуса, в которой заключен распределитель, и гидрокамеры образуют закрытую гидравлическую систему, заполненную рабочей жидкостью, б5

Наружные поршни выдвигаются из корпуса силой давления рабочей жидкости вследствие давления на нее поршнями силой давления промывочной жидкости.

Однако использование давления промывочной жидкости для выдвижения пру-15 жин устройства при установке его ниже турбобура не обеспечивает необходимую эффективность действия отклоняющей силы устройства.

Цель. изобретения — повышение эффективности и надежности в работе путем использования пульсации давления рабочей жидкости в гидрокамере при взаимодействии выдвижных элементов со стенками скважины.

Укаэанная цель достигается тем, что в самоориентирующемся забойном например маслом, и герметически отделенную от циркуляции промывочной жидкости. Объем жидкости, заключенный в гидравлической системе, подобран таким образом, что башмаки плунжеров соприкасаются со стенками скважины, т.е. диаметр окружности, описываемой башмаками, равен диаметру скважины (долота) . Распределитель потока выполнен с двумя полостями о и

4, каждая из которых сообщается посредством соединительных каналов с одной из противоположно расположенных групп гидрокамер, а между собой эти полости связаны перепускным клапаном

9 и ограничителем 10 давления.

Таким образом, закрытая гидравлическая система отклонителя разделена на две части, соединенные с помощью перепускного клапана, который предназначен для придания жидкости одностороннего движения при пульсации давления в гидрокамерах, ограничитель давления служит для регулирования величины отклоняющей силы.

Устройство работает следующим образом.

Башмаки 4 взаимодействуют со стенками скважины от вибраций компоновки низа бурильного инструмента в процессе,бурения. Усилие от башмаков передается посредством штока 3. на плунжер 2, в результате чего создается пульсация давления в гидрокамерахС1 .

Перепускной клапан 9 придает пульсирующей жидкости одностороннее движение, обеспечивая этим переток ее из одной группы гидрокамер в другую (противоположную) . Давление рабочей жидкости в наполняемых гидрокамерах возрастет, вследствие чего возникает от-.. клоняющая сила, которая смещает корпус

1 отклонителя,а вместе с ним и долото в определенном направлении, Ориентирование отклонителя происходит в следующей последовательности.

Вращающийся на шаровой опоре б распределитель 7 потока со.смещенным центром тяжести занимает в наклонной скважине одно определенное положение.

Утяжеляющий участок 8 его будет нахо-„ диться в крайнем нижнем положении в плоскости искривления скважины независимо от положения бурильного инструмента. Поэтому при повороте инструмента,в том числе и от действия реактивного момента забойного двигателя направление смещения башмаков (направление смещения оси корпуса отклонителя) т,е. ориентация отклонителя относительно плоскости искривления скважины, остается постоянной. При этом изменяется только характер распределения объема жидкости в гидрокамерах и соответствующий ему порядок смещения башмаков в зависимости от угла поворота инструмента. Угол установки

985235 отклонителя относительно плоскости искривления скважины задается на поверхности соответствующим взаимным расположением полостей 3 и 4 относительно участка 8 с эксцентричной мас- сой в распределителе 7 потока.

Интенсивность искривления отклонителя пропорциональна величине давления жидкости в наполненных гидрокамерах и регулируется пружиной ограничителя 10 давления.

Учетка жидкости из наполненных гидрокамер по зазору между нижним торцом распределителя 7 и корпусом 1 не влияет на работу отклонителя, так как она постоянно компенсируется при 15 наличии вибраций. При неработающем

- забойном двигателе жидкость перетека ет между гидрокамерами по этому зазору. Гибкие тяги 5 обеспечивают одинаковое ее распределение в гидрокаме- 2О рах и равномерное выдвижение башмаков, не препятствуя безопасному ведению спуско-подъемных операций. При вращении ротором, например, при проработках ствола скважины башмаки так- 25 же выдвигаются равномерно, поскольку быстрая смена соединяемых с .полостями распределителя гидрокамер препят" ствует наполнению определенных из них.

ЗО

Технико-экономическая эффективность самоориентирующегося отклонителя заключается в возможности установки его на ниппеле забойного двигателя в непосредственной близости к долоту.

Это позволяет приблизить действие отE клоняющей силы на минимальное paccTQяние (менее 1 м) от торца долота.

При этом исключается воэможность касания бурильного инструмента со стволом скважины на участке между долотом и отклонителем, благодаря чему отклоняющая сила действует на долото в заданном направлении.

Формула изобретения

Самоориентирующийся забойный отклонитель, включающий пояый корпус, имеющий кольцевую герметичную камеру с рабочей жидкостью, в которой расположен распределитель потока рабочей жидкости с эксцентричной массой и равномерно расположенные по окружности выдвижные элементы, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и надежности в работе путем использования пульсации давления рабочей жидкости в гидрокамере, в распределителе потока выполнены две полости, связанные между собой перепускным клапаном и имеющие ограничитель давлений, причем каждая полость распределителя потока гидравлически связана с одной из про. тивоположно расположенных групп выдвижных элементов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 541012, кл. Е 21 В 7/10, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 142239, кл. E 21 В 7/08, 1961.

985235

Составитель В.Роднна

Редактор A.Ëåæíèíà Техред М.Тепер Корректор Н. Король

Заказ 10109/41 Тираж 623 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, x .Óæãoðîä, ул.Проектная,.4