Устройство для направленного бурения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 4 Е 21 В 7/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С ексныи научно-исут Министерства Б. Мержеевский2630, кл. 166 - 117.5,о СССР 06, 1984,НАП РАВЛЕННО(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ГО БУРЕНИЯ(57) Изобретение относится жин. Цель - повышение н ты. Устройство содержит п щий инструмент, отклонител ентирования, выполненный сква- рабо- шаю- ори- естко к бурениюдежн остиродоразри узел егв виде ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Забайкальский комплследовательский инститгеологии СССР(56) П атент США263опублик, 1949.Авторское свидетельст156416, кл. Е 21 В 7 Изобретение относится к бурению наклонно направленных скважин и предназначено для ориентирования клиновых и бесклиновых отклонителей с подачей гидравлического контрольного сигнала о завершении ориентирования отклонителя.Цель изобретения - повышение надежности в работе.На фиг. 1 показана компоновочная схема устройства; на фиг, 2 - развертка рабочей полости узла ориентирования известного устройства (прототипа); на фиг. 3 развертка рабочей полости узла ориентирования предлагаемого устройства; на фиг. 4 - устройство в транспортном положении (при спуске в скважину) и в момент окончания процесса ориентации, продольный разрез; на фиг. 5, 6 и 7 - варианты выполнения винтовых рабочих поверхностей, буртов и основания на элементах устройства; на фиг. 8801521847 2соединенной с корпусом отклонителя втулки с винтовыми рабочими поверхностями, образующими ориентирующий паз, шарика, его фиксатора и датчика установки отклонителя в рабочее положение в виде гидроцилиндра и поршня. Втулка снабжена основанием, соединяющим между собой ее винтовые рабочие поверхности для ограничения углового смещения шарика относительно ориентирующего паза при поиске апсидальной плоскости скважины. Основание расположено на расстоянии от ориентирующего паза, меньшем половины шага винтовой поверхности. При подъеме колонны бурильных труб зафиксированный шарик взаимодействует с винтовой рабочей поверхностью. После необходимого количества циклов ориентирования шарик размещается в пазу, а отклонитель ориентирован в требуемом направлении. 11 ил. предлагаемое устроиство в момент начали процесса. ориентации (устройство поставлено на забой) и при бурении скважины, продольный разрез; на фиг. 9 и0 -- поперечный разрез устройства (сечение А - А иа фиг. 8) при поиске шариком апсидальной плоскости скважины при разнице фактического и рабочего углов установки устройства, соответственно, большей и меньшей и равной максимально возможному угловому смещению шарика относительно ориентирук щего паза втулки узла ориентирования; иа фиг. 11 - устройство в момент ориентирования, продольный разрез,Устройство для наклонно направленного бурения скважин содержит (фиг. 1) породоразрушающий инструмент 1, отклонитель 2 и расположенный над ним узел его ориентирования 3 с датчиком установки отклонителя в рабочее положение. Узел ориентирования(фиг. 4) состоит из жестко связанной с корпусом 4 отклонителя втулки 5 с двумя виновыми рабочими поверхностями 6, образуюцими ориентирующий паз 7, крышки 8 с становленными в ней подшипниками 9 и уплотнением 10, в которых размещен с возможностью продольных перемещений коаксиально корпуса отклонителя 4 полый вал 11, нижняя часть которого соединена с фиксатором 12, на торце которого выполнены углубления 13 для размещения в них шарика 14. тулка 5 имеет также (фиг. 5) два бурта 5 и основание 1 б для ограничения максиальных перемещений шарика 14, Основание 16 расположено между винтовыми рабо- )ими поверхностями 6 на расстоянии от ориентирующего паза 7, меньшем половины шапа винтовой поверхности 6.Бурты 15 и основание 6 могут быть вы- (олнены на отдельном элементе (фиг. 6, 7),естко связанном с корпусом 4 отклонителя ли непосредственно в нем. Фиксатор 12 соеинеи с датчиком установки отклонителя в абочее положение, выполненным в виде гидроцилиндра 7, имеющего две рабочие полости 18 и 19, разделенные уплотнениями 20, и вала-поршня 21, имеющего два центральных отверстия 22 и 23, разделенных перемычкой 24, и наклонные отверстия 25 и 26, причем они выполнены таким образом, чго находятся в одноименной полости гидроцилиндра 17 только при кзайних положениях в нем вала-поршня 21 Гидроцилиндр 17 и вал-поршень 21 имеют шлицы 27 и 28 для взаимодействия между собой при крайнм верхнем положении вала-поршня 21 в гндроцилиндре 17. Вал-поршень 21 соединяеся с валом отклонителя 2, а вал 11 с ,колонной бурильных " уб.Устройство для наклонно направленного бурения скважин работает следующим образом.На поверхности втулка 5 устанавливается так, чтобы между пазом 7 этой втулки и отклоняющим элементом отклонителя получился угол, соответствующий расчетному углу установки отклонителя, и жестко фиксируется в этом положении путем ее зажима между торцами крьпики 8 и, буртом корпуса 4.В транспортном положении (фиг. 4) устройство на колонне бурильных труб спускается в скважину. Не доходя до ее забоя, включают подачу промывочной жидкости, которая проходит через полый вал1, рабочую полость 18 гидроцилиндра 17, отверстия 25 и 26 вала-поршня 21, полость 19 гндроцилнндра 17, отверстия 26 и 23 вала-поршня 21 и через вал отклонителя 2 поступает на забой скважины, обеспечивая ее промывку. После этого под небольшим давлением устройство ставят на забой скважины. В момент постановки на забой вал 11, фиксатор 12 с шариком 14 и гидроцилиндр 17 опускаются. При этом шарик 14, дойдя до основания 16, останавливается, а вал 1, фиксатор 12 и гидро- цилиндр 17 движутся дальше до упора торцов фиксатора2 и вала-поршня 21 и смыкания шлицев 27 и 28 гидроцилиндра 17 и вала-поршня 21 (фиг. 8). Для того, чтобы не произошло заедание при замыкании шлицевого соединения, обращенные друг к другу торцы шлицев 2 и 28 выполнены со скосами. Благодаря дальнейшему перемещению фиксатора 12 шарик4 освобождается из углублений 13 и получает возможность установиться в апсидальной плоскости скважины. При этом, если разница между фактическим и расчетным углом установки отклонителя больше максимально возможного углового смещения шарика относительно ориентирующего паза втулки 5, то шарик 4 сместится только на данную величину максимально возможного углового смещения и упрется в бурт 15, не доходя до апсидальной плоскости скважины (фиг. 9). Если разница между фактическим и расчетным углом установки отклонителя меньше или равна максимально возможному угловому смещению шарика относительно ориентирующего паза втулки 5, то шарик 14 установится в апсидальной плоскости скважины (фиг. 10). При этом постановка отклонителя на забой скважины будет сопровождаться кратковременным повешением давления и уменьшением расхода промывочной жидкости, фиксиоуемыми приборами на поверхности, при промежуточных положениях вала-поршня 21 в гидроцилиндре 17, когда уплотнение 20 раз.ьединит отверстия 22 и 23 вала-поршня 21 (фиг. 11). При смыкании торцов фиксатора 12 и вала-поршня 21 (фиг. 8) промывочная жидкость вновь свободно поступает на забой через полый вал 11 отверстия 22 и 25 вала-поршня 21, полость 18 гидроцилиндра 17, отверстия 26 и 23 вала-поршня 21 и вал отклонителя на забой, что фиксируется приборами на поверхности и свидетельствует о постановке устройства на забой скважины.Затем через колонну бурильных труб, с которой жестко связан вал 11, производят отрыв устройства .от забоя скважины. При этом отклонитель и связанный с ним валпоршень 21 за счет их веса остаются на месте, а вверх перемещается только связанный с колонной бурильных труб вал 11 и жестко соединенные с ним фиксатор 12 и гидроцилиндр 17 с уплотнениями 20. При перемещении вверх фиксатор 12 подхватывает шарик 14, который устанавливается з соответствующем смещению шарика относительно ориентирующего паза 7 углублении 13 фиксатора 12, а при перемещении гидроцилиндра 17 происходит размыкание его шлицев 27 и шлицев 28 вала-поршня 21 (фиг. 1). Придальнейшем подъеме колонных труб зафиксированный в углублении 13 фиксатора 12 шарик 14 набегает на винтовую поверхность 6 втулки 5. При этом уплотнение 20 гидро- цилиндр7 размещается так, что разъединя ет отверстия 22 и 23 вала-поршня 21, препятствуя свободному прохождению промывочной жидкости на забой скважины. Фиксируемые приборами на поверхности повышение давления и уменьшение расхода промывочной жидкости указывают на незавершенность процесса ориентирования. При дальнейшем движении вверх колонны бурильных труб за счет веса устройства и давления промывочной жидкости в рабочей полости 18 гидроцилиндра 17 на вал-поршень 21 и то рец фиксатора 12 за счет взаимодействия шарика 14 с винтовой поверхностью 6 втулки 5 происходит поворот отклонителя до размещения шарика в ориентирующем пазу 7 втулки 5 на угол, соответствующий угловому смещению относительно него шарика 14 при поиске им апсидальной плоскости скважины.В момент расположения шарика 14 в ориентирующем пазу 7 отверстия 22 и 23 вава-поршня 21 соединятся между собой через полость 18 гидроцилиндра 17, и промывочная жидкость свободно поступит на забой скважины. Это состояние фиксируется приборами и свидетельствует об окончании одного цикла ориентирования.30Таким образом производится необходимое число циклов ориентирования отклонителя, которое определяется из соотношения180п= ---где и - необходимое число циклов ориентирования (целое число);и- максимально возможное угловоесмещение шарика относительно ориентирующего паза, градус.После этого устройство ставится на забой, создаются требуемые режимные параметры и производится искусственное искривление скважины.Г 1 ри необходимости ориентирование можно повторить в процессе рейса аналогично по описанному способх. Причем в зависимости от требований число циклов ориентирования может изменяться от 1 (для корре,тировки положения отклонителя) до необходимого числа циклов для полной его ориентации. фор.иула изобретенияУстройство для направленного бурения, включающее породоразрушающий инструмент, отклонитель и расположенный над ним узел его ориентирования, состоящий из жестко связанной с отклонителем втулки с двумя направленными навстречу одна другой винтовыми рабочими поверхностями, образующими ориентирующий паз, шарика, узла фиксации последнего и датчика установки отклонителя в рабочее положение, отличави(ееся тем, что, с целью повышения надежности в работе, втулка снабжена ограничителем перемещения шарика в осевом направлении, выполненным в виде поперечного основания, расположенного между винтовыми рабочими поверхностями и связывающего последние на расстоянии от ориентирующего паза, меньшем половины шага винтовой поверхности.152184 б 14 У 2 гз РО Составитель В.хред И. Вересраж 514 инаК П Редактор М, БандураЗаказ 6901/28 тор М. Максимишинное ррек дпи ГКНТ СССгарина, 101 иям и открыткая наб., д т, г. Ужгоро 4/ ул НИИПИ Государственного комитета по изобрете113035, Москва, Ж - 35, Рауш Производственно-издательский комбинат Патен 1 б г 7 17 О Я ф О 71