Шарнирный отклонитель

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, обеспечиваю. щих 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 смеШения, расположен 11 ый в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с .остями корпуса, причем вал имеет в поперечном сечении форму квадрата, а части корпуса - ответные ему поверхности для передачи крутящего момента 121.Недостаток этого устройства 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 изгиба,ощая 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 смещения, расположенный в полости корпуса вал с упорными элементами на концах для взаимодействия с частямп корпуса, вал выполнен из двух частей, близлежащие торцы которых связаны кулачковым зацеплением, причем упорные элементы вала выполнены в виде радиально- упорных подшипников.Торцовые сопрягающиеся поверхности корпуса Выполнены конусными и Один изсопрягающихся 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 корпуса отклонителя.Шарнирный отклонитель устанавливается в компоновке бурильной колонны и связан с долотом 1 переходником 2, а верхней частью - с бурильными трубами 3 нефиг, 1). 51015 20 25 30 35 40 Шарнирный отклонитель работает следующим образом,Перед спуском в скважину шарнирный отклонитель верхней частью присоединяется либо к забойному двигателю, либо к ориентируе мому стабилизатору, При наличии некоторой кривизны ствола шарнирный отклонитель возможно использовать самостоятельно для дальнейшего набора кривизны.Благодаря шарниру 6 между частямикорпуса 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 5 ширнире 6 на угол у до за 45 50 55 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 породоразрушаю щего инструмента 1 относительно оси скважины.крытия выреза 15 и занимают рабочее перекошенное положение (фиг. 4). Осевая нагрузка при этом с верхней части вала 7через подшипник 11 передается на верхнюючасть корпуса и далее через шарнир б иконтакт выреза 15 (фиг. 4), давление передается на нижнюю часть корпуса 5, которое через подшипник 12 передается на нижнюю часть вала 8 с породоразрушающиминструментом 14.Полное закрытие выреза. 15 асимметричная передача давления на нижнюю частькорпуса 5 возможна только в том случае,если величина угла выреза 15 совпадаетс углом перекоса оси породоразрушающегоинструмента 1 относительно оси скважины,(на фиг. 1).При передаче осевой нагрузки с верхней части корпуса 4 на нижнюю частькорпуса 5 в результате их смещения возникает эксцентриситет е, что обеспечиваетболее надежную фиксацию перекоса в шарнире б за счет появления опрокидывающегомомента равного М = еР, который такжеспособствует увеличению отклоняющей силына породоразрушающем инструменте в про-цессе бурения скважины,Размеры нижней части снаряда направленного бурения, в этом случае, должныопределяться из соотношения. где В - диаметр скважинымм;Й - диаметр корпуса шарнирного откло 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 1 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 эффективностьзаключается в уменьшении материальных затрат, связанных с проводкой скважин, за счет повышения срока службы элементов бурильной колонны.Редактор А. Шандор Заказ 5585/34 ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москва,Филиал ППП Пат