Снаряд для направленного бурения

О П И С А Н И Е (11)744106ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик(51) М. Кл. Е 21 В 7/08 Государственный комитет Опубликовано 30.06.80. Бюллетень24ла делам изобретений и открытийДата опубликования описания 10.07.80Донецкий ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт Министерства высшего и среднего специального образования Украинской ССР и Тематическая экспедиция Производственного объединения Укруглегеология Министерства угольной промышленности Украинской ССР(54) СНАРЯД ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ Изобретение относится к горному делу, предназначено для бурения искусственно искривляемых скважин с поверхности земли и из подземных горных выработок и может быть использовано на предприятиях, осуществляющих добычу твердых полезных ископаемых, и в геологоразведочном деле.Известен снаряд для направленного бурения, который состоит из невращающегося корпуса, ориентированно перемещающегося по скважине с помощью распорного устройства, выполненного в виде ползуна и ва ла с породоразрушающим инструментом, вращающегося внутри корпуса под углом к оси искривляемой скважины, 1 .Недостатками. этого снаряда являются недостаточная жесткость конструкции, так как корпус обычно выполнен из отдельных частей, подвижно взаимодействующих с выдвижным ползуном, а вал имеет телескопическое, как правило, шлицевое соединение, необходимое для взаимного перемещения частей вала с целью передачи осевых уси лий на ползун, а также для разъединения вала и корпуса после ориентации снаряда, а также зависимость распорного и отклоняющего усилия от осевой нагрузки. 2Указанные недостатки приводят к тому, что в связи с изгибом инструмента недостаточной жесткости и влиянием осевой нагруз. ки интенсивность искривления колеблется в широких пределах от 0,5 до 2 на метр скважины. Это не позволяет бурить криволинейные участки скважин с заданной проектной интенсивностью искривления.Наиболее близок по технической сущности к предлагаемому снаряд для направленного бурения, включающий корпус с боко. вым выдвижным ползуном, полый подвижный вал с породоразрушающим инструмен. том, расположенный внутри корпуса, и устройство для соединения вала и корпуса 12).Этот снаряд имеет жесткий корпус, так как осевое усилие передается на выдвижной поршень - ползун через жидкость, запол няющую полость корпуса.Недостатки данного снаряда заключаются в том,что наличие телескопического шли. цевого соединения вала понижает жесткость отклонителя и может явиться источником изгиба и боковых усилий на корпус; зависи. мость отклоняющего усилия и распора от осевой нагрузки не позволяет осуществлять бурение с заданной равномерной интенсив744106 3ностью искривления; в процессе бурения не.возможно расхаживание инструмента; вынужденное снятие осевой нагрузки, например= При наращивании инструмента или перекреплении патронов, может привести к дезориентации снаряда, особенно при бурении гори"зонтальных и восстающих скважин; к нарушению ориентации может привести и за.пуск (начало вращения) под значительнойосевой нагрузкой,В связи с указанными недостатками снижается надежность применения снаряда.Цель изобретения - искривление сква.жин с равномерной интенсивностью и повышение надежности работы снаряда.Эта цель достигается тем, что корпусснабжен эластичным рукавом, закреплен.ным в нем концами и размещенным междуползуном и валом, полость которого сооб.щена с полостью корпуса, при этом вал выполнен с окнами и снабжен втулкой, установленной в его полости с возможностью осевого перемещения, соединенной с корпусомшпонкой, размещенной в окне вала,На фиг. 1 изображена нижняя часть сна.ряда в разрезе; на фиг. 2 - верхняя частьснаряда в разрезе; на фиг. 3 - сечение А-Ана фиг. 1; на фиг, 4 - сечение Б-Б на фиг. 2;на фиг. 5 - сечение В - В на фиг. 1; нафиг. 6 - сечение Г - Г на фиг. 1.Снаряд состоит из корпуса 1. выдвижного ползуна 2 с набором роликов 3 и полого вала 4 с породоразрущающим инструментом 5.. Вал 4 связан с корпусом 1 с помощью шарико-подшипникового узла 6, который позволяет осуществлять вращение полого вала 4 относительно корпуса 1, но не допускает их взаимного продольного смещения. Верхняя часть вала 4 центрируется подшипникомскольжения 7, Внутренняя полость 8 корпуса 1 изолирована уплотнениями 9 и 10. Вкорпусе 1 вокруг вала 4 закреплен эластич. ный рукав 11, а со стороны размещения ползуна 2 в корпусе 1 выполнено окно. В валу4 имеется отверстие 12, которое сообщаетвнутреннюю полость вала с полостью 8 кор.пуса 1. На стороне корпуса 1, диаметральнопротивоположной ползуну 2, размещенытвердосплавные опоры 13 и 14. Внутри вала 4 на скользящей посадке размещена втулка 15. Втулка 15 имеет кольцевую проточкупо диаметру, в которую входят шпонки 16,расположенные в окнах 17 вала 4. В корпусе 1 напротив втулки 15 выполнен кольцевойбурт 18, а в нем пазы 19. При верхнем расположении втулки 15 шпонки 16 входят впазы 19 кольцевого бурта 18 корпуса 1.Снаряд работает следующим образом.После доставки его к забою скважины на некотором расстоянии от него, с помощью ориентатора любой койструкции осуществляют ориентацию снаряда с учетом того, что линия его действия направлена в сторону. ползуна 2. При этом поворачивают снаряд за бурильные трубы и вал 4. Усилие поворота передается через окна 17 вала 4 на шпонки 16 и через бурт 18 на корпус 1, т.е. при ориентации происходит поворот всего снаряда до наружного положения. Далее, не поворачивая инструмента, подают. промывочную жидкость. Проходя через полый вал 4 к породоразрушающему инструменту 5, она встречает препятствие в виде отверстия во втулке 15, диаметр которого меньше внут. реннего диаметра полости вала 4, В связи с этим создается перепад давления, величи на которого может регулироваться изменением диаметра отверстия во втулке 15, Поскольку полость вала 4 отверстием 12 соединена с полостью 8 корпуса 1, давление жидкости действует на эластичный рукав 11, 15который, увеличиваясь в размере, смещается в сторону окна корпуса 1 и выдвигает ползун 2 до упора роликами 3 в стенку сква/жины до тех пор, пока в противоположную стенку не упрутся твердосплавные опоры 13 и 14.го Усилие распора определяется перепадомдавления и площадью соприкосновения рукава 11 и ползуна 2. Таким образом, на участке забуривания осуществляется ориентированный перекос оси снаряда относитель но оси скважины.Одновременно под действием давленияжидкости смещается вниз втулки 15 до упора шпонок 16 в нижний край окна 17 вала 4При этом шпонки 16 выходят из паза 19 бурта 18 корпуса 1, и появляется возможность з независимого вращения вала 14 относитель.но корпуса 1.Включают вращение инструмента, и, осторожно подавая снаряд к забою, начинают забуривание нового начравления, После некоторого начального периода набора кривизз ны происходит переход на бурение скважины по дуге окружности заданного радиуса, определяемого тремя точками - опорами 13 и 14 и боковой кромкой породоразрушающего инструмента, В этом случае происходит стабильный процесс искривления за счет асимметричного разрушения забоя без его боко вого фрезерования, т,е. независимо от режима бурения и скорости подачи инструмента,Применение данного снаряда для направ 4 ю ленного бурения позволяет повысить надежность работ по искривлению, так как устраняются такие причины отказов из-за дезориентации снаряда, как случайное или наме.ренное снятие осевой нагрузки, запуск сна.ряда в нагруженном состоянии и др.Повышается вероятность бурения с равномерной заданной величиной интенсивнос.ти искривления в связи с повышением жесткости всей конструкции, что устраняет произвольные изгибы инструмента, могущие ока у зать влияние на ориентацию и интенсивностьискривления. Кроме того, выполнение сна.ряда с гидравлическим распорнымустройством по схеме опоры на три точки для асимметричного разрушения забоя позволяет вес744106ьи повышения надежности работы, корпус снабжен эластичным рукавом, закрепленным в нем концами и размещенным между ползуном и валом, полость которого сообще на с полостью корпуса, при этом вал выполнен с окнами и снабжен втулкой, установленной в его полости с возможностью осевого перемещения, соединенной с корпусом шпонкой, размещенной в окне вала. Формула изобретения Яо ти бурение на режимах, обеспечивающих оптимальную скорость подачи, что приводитк увеличению длины рейса и росту производительности. Снаряд для направленного бурения, включающий корпус с боковым выдвижным ползуном, полый подвижный вал с породоразрушающим инструментом, расположенный внутри корпуса, и устройство для соедине. ния вала и корпуса на период ориентации, отличающийся тем, что, с целью искривления скважин с равномерной интенсивностью Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР386117, кл, Е 21 В 7/08, 1967.2. Авторское свидетельство СССР152840, кл. Е 21 В 7/08, 1962 (прототип)С. К фрич Составител Техред К. Ш Тираж 626 ком ите н откр шская н од, ул. дактор Л. Веселовскак аз 3776/7 ЦНИИПИ Государственногопо делам изобретений113035, Москва, Ж - 35, Рау филиал ППП Патент, г. Ужгор школдаКорректор С.Подписноеа СССРытийаб., д. 4/5Проектная, 4