Устройство для стабилизации направления ствола скважины

(54) УСТРОЙС ПРАВЛЕНИЯ СТ (57) Иэобрет буровой техн точность бур неиного учас а счет совмесью С и обесоперечной сил т ГОСУДАРСТВЕНКЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) К.И.Солодкий, А.Ф.Федоров, А.С.Повалихин, В.Д.Капустини Г.В.Коростелева(56) Авторское свидетельство СССР У 648710, кл. Е 21 В 7/08, 1977.Инструкция по бурению наклонно на правленных кустовых скважин в Башкирии. СТО 03-444-85, Уфа, 1985, с. 15. ВО ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ НАОЛА СКВАЖИНЫние относится к области ки и позволяет повысит ния наклонно-прямолика ствола скважины (С) щения оси долотами с, печения равенства нулю ы, действующей на доло о.Устройство включает Д 1, жесткосвязанный с ним трубчатый корпус (Т38470.Э Ь Е 1 35 Ь - Р д2м= --- -2 2. На цем эксцентрично оси ТК 2 установлен опорный элемент 3 г. лонастями и симметрично расположенными наклонными фиксирующими зубьями, Направление их наклона противоположнонаправлению эксцентриситета элемента 3. Значение эксцецтриситета определяется из специального выражения.Лопасти выполнены в виде двух диаметрально расположенных в плоскости симметрии прямых планок, рабочая поверхИзобретение относится к буровой технике и может быть использовано для проводки наклонно-прямолинейных участков скважины.Цель изобретения - повышение точности бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины за счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото.На фиг.1 изображено устройстводля стабилизации направления стволаскважины, общий вид; на фиг.2 - сечение А-Л ца фиг,1; на фиг.3-5 - варианты связи устройства с низом бурильной колонны,Устройство для стабилизации направления ствола скважины включаетдолото 1, жестко связанный с нимтрубчатый корпус 2, установпенный нанем с возможностью вращения опорныйэлемент 3, снабженный лопастями 4,выполненными в виде двух диаметрально противоположно распопожецных вплоскости симметрии прямых планок срабочей поверхностью 5, которая образована круговым цилиндром, причемдиаметр рабочей поверхности 5 равендиаметру долота 1.Опорный элемент 3 установлен эксцентрично по отношению к оси корпуса 2, а значение эксцецтриситета определяется из выраженияЬ и11 =24 Е 1 где о - поперечная составляющаявеса единицы длины корпуса,кг,м;/ ность которых образована круговым цилиндром и имеет диаметр, равный диаметру Д 1, В процессе бурения ТК 2изгибается таким образом, что осьД 1 совместится с осью С. Поперечная сила на Дбудет равна нулю.Долото разрушает породу в направлении своей оси. Т. обр., направлениествола С сохранится. Смещение ТК 2предотвращается взаимодействием зубьев со стенками С. 5 ил, - длина устройства, м;- модуль упругости, кг/м- момент инерции сечения корпуса, м45 Опорный элемент 3 снабжен симметрично расположенными наклонными фиксирующими зубьями 6 для взаимодействия со стенкой скважины, направлениенаклона которых противоположно на правлению эксцентриситета стабилизирующего элемента 3,Опорный элемент 3 установлен наподшипниках 7, корпус.2 снабжен концентричнай резьбой 8 для связи с нижней частью бурильной колонны.Устройство для стабилизации направления ствола скважины работаетследующим образом.Устройство с помощью резьбы 8 соединяется с нижней частью бурильнойколонны, которая может включать, например, опорно-центрирующий элемент9 (фиг. 3), гибкое звено 10 (фиг. 4) 25или шарнир 11 (фиг.5), При этом вовсех случаях диаметр и расположениеопорно-центрирующего элемента 9, дли. на и жесткость гибкого звена 10, атакже расположение шарнира 11 выбираются с помощью известных методов таким образом, чтобы обеспечивалось равенство изгибающего момента К в местесоединения устройства с бурильнойколонной значению, полученному из вы- ражения где Р - осевая нагрузка ца полото, кН.С момента окончания предыдущегодолбления горная порода, слагающаястенку скважины, при взаимодействиис промывочной жидкостью разрушается.При этом диаметр ствола скважины перед началом очередного долбления какправило больше диаметра долота 1.Поэтому при спуске устройства в наклонную скважину опорный элемент 3,свободно вращаясь на подшипниках 7,займет положение, соответствующееминимуму энергии системы, при котором верхняя часть корпуса 2 будетнаходиться в крайнем нижнем положении, а лопасти 4 в вертикальной плоскости,В процессе бурения под действиемпродольных и поперечных сил корпус 2изгибается таким образом, что ось 20долота 1 совмещается с осью скважины,а поперечная сила, действующаяна долото 1, равна нулю. При этомдолото разрушает горную породу в направлении своей оси, а так как ось 25долота совпадает с осью скважины, тоимеющееся направление ее ствола сохраняется.Смещение корпуса 2 будет исключено за счет взаимодействия наклонных 30 фиксирующих зубьев 6 со стенкой скважины. формула изобретения35Устройство для стабилизации направления ствола скважины, включаю где 1 1. Е 1 поперечная составляющая веса единицы длины корпуса, кг/м;длина устройства, м;2 модуль упругости, кг/м момент инерции сечений кор 4пуса, м шее долото, жестко свя ай с нил трубчатый корпус, устанонленньй на нем с возможностью вращения опорный элемент с лопастями, рабочая поверхность которых образована круговым ци - линдром, о.т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности бурения наклонно-прямолинейного участка ствола скважины за счет совмещения оси долота с осью скважины и обеспечения равенства нулю поперечной силы, действующей на долото, опорный элемент установлен эксцентричйо к оси корпуса и имеет симметрично расположенные наклонные фиксирующие зубья для взаимодействия со стенкой скважины, направление наклона которых противоположно направлению эксцентриситета опорного элемента, а лопасти выполнены в виде двух ди - аметрально расположенных в плоскости симметрии прямых планок, диаметр рабочей поверхности которых равен диаметру долота, причем значение эксцентриситета Ь определяется иэ выражения4 1 Ч Ь =- 24 Е 1138470 3 Составитель В.РодинаРедактор М, Циткина Техред Л,Кравчук Коррек Пожо Заказ 1116/2 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород,оект 5 Тираж 531 ВНИИПИ Государственно по делам изобретений3035, Москва, Ж, Ра Подпискомитета СССРоткрытийкая наб., д,4/