Съемная отклоняющая компоновка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 08 51)5 Е о-иса ге вам Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Забайкальский комплексный научследовательский институт У 1 инистерстологии СССР(54) СЪЕМНАЯ ОТКЛОНЯЮЩАЯ КОМПОНОВКА(57) Изобретение относится к буровой технике и м,б, использовано при проводке направленных скважин снарядами со съемным керноприемником, Цель изобретения - повышение надежности работы за счет исключения зависания при бурении дополнительного ствола, Съемная отклоняющая компоновка содержит корпус, патрубок 6, вал с породоразрушающим инструментом 26, узел 27 передачи нагрузки, верхний 7 и1693225 5 10 15 20 25 30 0+2 Е бо,д - 2 е 5 бо+О - Оо 35 нижний 8 клинья. Корпус состоит из верхней 4 и нижней 5 частей, Верхний клин 7 жестко связан с нижним торцом верхней части 4 корпуса,а нижний клин 8 - с верхним торцом патрубка 6, Бал состоит из шлицевого 12, промежуточного 14, гибкого 15 и нижнего 16 валов. На наружной поверхности нижней части 5 корпуса расположен стабилизирующий элемент 11, С валом 14 связана шлицевая втулка 13 для соединения с валом 12, На валу 14 установлен поршень 22, Вал 14 выполнен под поршнем 22 с радиальными отверстиями 23. Патрубок 6 жестко связан с нижней частью 5 корпуса и расположен эксцентрично ее оси, В транспортном положеФ Изобретение относится к буровой тех-. нике и может быть использовано при проводке направленных скважин снарядами со съемным керноприемником для их искусственного искривления, а также нанесения метки для последующего отбора ориентированного керна,Цель изобретения - повышение надежности в работе за счет исключения зависания компоновки при бурении дополнительного ствола,На фиг.1 и 2 изображена съемнаяотклоняющая компоновка в транспортном и рабочем положениях соответственно, продольный разрез; на фиг,3 - сечение А - А на фиг,2; на фиг.4 - сечение Б - Б на фиг.2; на фиг.5 - расчетная схема для определения поперечных размеров съемной отклоняющей компоновки.Съемная отклоняющая компановка установлена в колонковой трубе 1 с коронкой 2 и центраторами 3 и включает составной корпус и полый вал. Составной корпус содержит верхнюю 4 и нижнюю 5 части. С нижней частью 5 корпуса эксцентрично связан патрубок 6, Между последним и верхней частью 4 корпуса размещен распорно-от клоняющий механизм, выполненный в виде,взаимодействующих по наклонной поверхности верхнего 7 и нижнего 8 клиньев, снабженных для взаимодействия между собой соответственно пальцами 9 и наклонными пазами 10 ограниченной длины. При этом крайнее нижнее положение пальцев 9 в наклонных пазах 10 соответствует соосному расположению верхней 4 и нижней 5 частей корпуса. Нижняя часть 5 корпуса снабжена стабилизирующим элементом 11, например твердосплавными резцами, для взаимодействия со стенкой ствола скважины. Полый 40 нии части 4 и 5 корпуса расположены по одной оси. Компоновка устанавливается в колонковой трубе 1 и соединяется с ней посредством узла 27 передачи нагрузки, В полость бурильных труб подается промывочная жидкость, под действием давления которой поршень 22 перемещается в край,нее верхнее положение. При этом за счет взаимодействия клиньев 7 и 8 патрубок 6 смещается в радиальном направлении, При вращении колонковой трубы 1 породоразрушающий инструмент 26 забуривает дополнительный ствол скважины эксцентрично по отношению к основному стволу, 5 ил,вал состоит из шлицевого вала 12 и шлицевой втулки 13, имеющих возможность относительного продольного перемещения, а также промежуточного 14, гибкого 15 и нижнего 16 валов, Части полого вала установлены в корпусе на подшипниках 17 и имеют уплотнения 18 и 19. В верхнем крайнем положении шлицевой вал 12 образует шлицевое соединение с верхней частью 4 корпуса, образующее узел 20 блокировки вала и корпуса.В верхней части 4 имеется защищенная уплотнениями 19 полость 21, а на промежуточном валу установлен поршень 22. Ниже поршня 22 в промежуточном валу 14 выполнены радиальные отверстия 23 и перемычка 24, служащие для направления потока промы вочной жидкости через полость 21. Выше поршня 22 в верхней части 4 корпуса выполнено отверстие 25 для сообщения полости 21 с внешней средой.Нижняя часть вала соединена с породоразрушающим инструментом 26. При этом наружные диаметры породоразрушающего инструмента 26 и.нижней части 5 корпуса не превышают внутреннего диаметра коронки 2, а диаметр верхней части 4 корпуса соответствует диаметру центраторов 3.Наружный диаметр патрубка 6 и величина его эксцентриситета относительно нижней части 5 корпуса определяются из соотношений гд 1 - наружный диаметр патрубка 6, м;я, - величина эксцентриситета патрубка 6 относительно нижней части 5 корпуса, м;О - наружный диаметр нижней части 5корпуса по стабилизирующему элементу11, м;00, б 0 - соответственно наружный ивнутренний диаметры коронки 2, м. 5Шлицевой вал 12 съемной отклоняющейкомпоновки соединен с узлом 27 передачинагрузки, который служит для передачи осевого усилия и крутящего момента с колонковой трубы 1 на шлицевой вал 12. Узел 10передачи нагрузкй может быть выполнен ввиде механизма защелок, входящего в состав колонкового снаряда со съемным керноприемником,В верхней части 4 корпуса размещен 15подшипник 28,а на шлицевом валу 12 с возможностью продольных перемещений относительно вала установлена втулка 29.Для спуска и извлечения сьемной отклоняющей компоновки узел 27 передачи нагрузки снабжен элементом 30 под овершот31, При этом в конструкцию овершота должен входить ориентатор.Съемная отклоняющая компоновка работает следующим образом. 25Перед проведением работ колонковаятруба 1 приподнимается над забоем и изнее извлекается съемный керноприемник(не показан), На поверхности сьемная от-.клоняющая компоновка соединяется через 30элемент 30 с овершотом 31, в конструкциюкоторого входит ориентатор, и взаимно ориентируется с ним, При этом шлицевое соединение узла 20 блокировки вала должнобыть замкнуто. 35Спуск съемной отклоняющей компоновки производится на овершоте 31 при постоянно замкнутом за счет веса компоновкиузле 20 блокировки вала, а под воздействием веса элементов, расположенных ниже 40распорно-отклоняющего механизма, нижний клин 8 находится в крайнем нижнемположении и связан с верхним клином 7пальцами 9, находящимися в крайнем нижнем положении в его пазах 10. Этому состветствует соосное расположение верхней 4и нижней 5 частей корпуса, что обеспечивает ее свободный спуск в скважину черезвнутренний канал бурильных труб. Так какнаружные диаметры породоразрушающего 50инструмента 26 и нижней части 5 корпусаменьше внутреннего диаметра коронки 2,они свободно проходят через нее при диаметре патрубка 6 (фиг.5), определяемом изусловия 55 б+2 Яс 10 (2) Спуск съемной отклоняющей компоновки производится до упора узла 27 передачинагрузки в верхний центратор 3, при этом, верхняя часть 4 корпуса устанавливается в центраторах 3, свободно вращаясь в них, Затем производятся ориентирование съемной отклоняющей компоновки и извлечение овершота 31, При этом узел 27 передачи нагрузки блокирует, например, с помощью защелок шлицевой вал 12 с колонковой трубой 1. Затем в полость бурильных труб подается промывочная жидкость, которая поступает через полый вал и радиальные отверстия 23 в полость 21. При этом поршень 22 занимает крайнее верхнее положенйе. Одновременно перемещаются промежуточный вал 14 и связанные с ним гибкий вал 15, нижний вал 16 с породоразрушающим элементом 26, а также через подшипники 17 нижняя часть 5 корпуса, патрубок 6 и нижний клин 8. Последний, взаимодействуя при перемещении вверх с наклонной поверхностью верхнего клина 7, смещается в радиальном направлении до упора породоразрушающего инструмента 26 и стабилизирующего элемента 11 в стенку скважины на величину Я (фиг.5), определяемую из выражения О 0 - О 2(3) Очевидно, что радиальный зазор Е между внутренней поверхностью коронки 2 и патрубком 6 в направлении его перемещения должен позволять данное смещение на величину 5, т.е.(4) а так как бо О Е= - +я --2 2(5) то иэ (3), (4) и (5) имеем б - 2 е "- до + О - Оо(6) В противном случае патрубок 6 в рабочем положении устройства контактирует с внутренней поверхностью коронки 2, а стабилизиру- ющие элементы 11 не могут взаимодействовать со стенкой ствола скважины, В результате не обеспечивается необходимая стабилизация корпуса от вращения при забуривании дополнительного ствола, кроме того, можно повредить патрубок 6 коронкой 2 при ее вращении,При переводе сьемной отклоняющей компоновки из транспортного положения(фиг,1) в рабочее (фиг,2) гибкий вал 15 частично распрямляется и постоянно находится под действием растягивающего усилия, создаваемого давлением промывочной жидкости на поршень 22, Благодаря этому повышается нагрузочная способность гибкого вала 15 при передаче крутящего момента на породоразрушающий инструмент 26, Не прекращая подачу промывочной жидкости, компоновка устанавливается на забой скважины, Колонковая труба 1 с узлом 27 передачи нагрузки за счет подвижного соединения шлицевого вала 12 и шлицевой втулки 13 перемещается вниздо взаимодействия узла 27 передачи нагрузки через втулку 29 и подшипник 28 с верхней частью 4 корпуса. В результате шлицевое соединение узла 20 блокировки вала размыкается, а создаваемая оСевая нагрузка передается на забой через корпус. Затем осуществляется вращение бурильной колонны, которое че-. рез узел 27 передачи нагрузки и составной вал передается напородоразрушающий инструмент 26, и производится забуривание опережающего дополнительного ствола скважины, эксцентрично расположенного по отношению к основному стволу на длину выступающей за коронку 2 нижней части 5 съемной отклоняющей компоновки, При этом за счет взаимодействия стабилизирующих элементов 11 со стенкой ствола скважины и возможности свободного относительного вращения колонковой трубы 1 , и верхней части 4 корпуса предотвращается поворот съемной отклоняющей компоновки в начальный момент забуривания дополнительного ствола скважины. После завершения бурения дополнительного ствола скважины с помощью овершота производятся извлечение съемной отклоняющей компоновки, спуск съемного керноприемника (не показан) и разбуривание скважины коронкой 2. При этом за счет создания вызываемого неравномерностью нагружения коронки 2 на забое скважины изгибающего момента производится искривление основного ствола скважины в направлении, про тивоположном, направлению забуривания дополнительного ствола скважины, указанном вектором Ч на фиг,4. Одновременно осуществляется отбор керна с нанесенной на него серпообразной меткой (фиг,4). Регулирование интенсивности искривления основного ствола скважины выполняется изменением длины ее дополнительного ствола, диаметра последнего, а также путем регулирования интенсивности искривления дополнительного ствола сква б + 2 е0,0354,(7)(9) 2 б 0,0464,20 или 6(23,2 мм. Примем б = 22 мм, тогда иэ выражения (7) имеем 2 я 0,0134,25 а из выражения (8) 2 е 0,0110,или30 0,00670,0055,Примем е= 0,006 м = 6 мм. Таким образом, имеем следующие размеры компоновки: 35 О = 35 мм, б = 22 мм, е = 6 мм. Формула изобретения Съемная отклоняющая компоновка,включающая корпус, состоящий из верхней 40 и нижней частей, расположенный между ними патрубок, нижний вал с породоразрушающим инструментом, шлицевой вал с узлом передачи нагрузки, расположенный в полости верхней части, и связанный со шлицевым валом полый промежуточный вал, верхний клин, жестко связанный с нижним торцом верхней части корпуса, и нижний клин, связанный с верхним торцом патрубка, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности в работе за счет исключения ее зависания при бурении дополнительного ствола скважины, она снабжена гибким валом, расположенным между промежуточным и нижним валами, стабилизирующим элементом, установленным на наружной поверхности нижней части корпуса, шлицевой втулкой для связи шлицевого и промежуточного валов и расположенным на последнем поршнем, образующим с вержины за счет изменения диаметральногоразмера нижней части 5 корпуса,Размеры компоновки по выражениям(2)и (6) определяются следующим образом,5 Например, применительно к компоновкам,буримым снарядами ССК(О =59,4 мм,б = 35,4 мм) диаметр патрубка 6 и величинаего эксцентриситета при принятом диаметре нижней части 5 корпуса (ЩО) О = 35 мм10 определяется из соотношенийхней частью корпуса герметичную полость, а промежуточный вал выполнен под поршнем с радиальными отверстиями, патрубок жестко связан с нижней частью корпуса и расположен эксцентрично ее оси, причемв транспортном положении верхняя и нижняя части корпуса расположены по однойоси.1693225 Корректор И.Муска Редактор И.Горна Тираж Подписноеенного комитетапо изобретениям и открытиям13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 НТ СС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 4060 ВНИИПИ Госуд Составител Техред М.М В.РОдигентал