УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОЙНОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E21B47/22 

Изобретение относится к технике наклонного бурения, а именно к устройствам, предназначенным для забойного ориентирования и контроля отклоняющего устройства в процессе бурения наклонно направленных нефтяных и газовых скважин.

Известен гидравлический ориентатор, включающий корпус, эксцентричный груз, установленный на подшипниках, ориентирующую пяту и шаросборник [1]. Его недостатком является сложность конструкции, ограниченность количества ориентации, связанная с объемом шаросборника и ненадежность в работе, поскольку из-за трения в его опорах может произойти смещение эксцентрика и запуск двигателя отклонителя при неправильно ориентированном отклонителе.

Известен также гидравлический ориентатор для подземных скважин, включающий цилиндрический корпус с отверстием для прохода промывочной жидкости и размещенные внутри него верхнюю и нижнюю опоры с отверстиями для прохода промывочной жидкости, установленный между опорами с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства эксцентричный груз с углублением со стороны нижней опоры и клапан, седло которого размещено в нижней опоре [2]. Его недостатками являются одноразовость ориентации, недолговечность клапана из-за постоянного воздействия на него промывочной жидкости, возможность преждевременного среза заклепок при наличии уступов и каверн в стволе скважины и необходимость многократного включения и выключения промывочной жидкости в процессе ориентирования. Все указанные отрицательные факторы увеличивают затраты времени на ориентирование.

Целью изобретения является сокращение временных затрат на ориентирование.

Достигается это устройством, содержащим цилиндрический полый корпус с отверстием для прохода промывочной жидкости и размещенные внутри него верхнюю и нижнюю опоры с отверстиями для прохода промывочной жидкости, установленный между опорами с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства эксцентричный груз с углублением со стороны нижней опоры и клапан, седло которого размещено в нижней опоре.

Новым является то, что оно снабжено установленным с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства лимбом двустороннего отсчета угла ориентирования, запорный элемент клапана выполнен шаровым и свободно расположен в углублении эксцентричного груза, в нижней опоре выполнена кольцевая проточка, в которой размещен лимб двустороннего отсчета угла ориентирования, а отверстие в корпусе выполнено на уровне кольцевой проточки в нижней опоре.

Благодаря наличию лимба двустороннего отсчета угла ориентирования обеспечивается сокращение временных затрат на ориентирование, удается произвести многократное ориентирование отклонителя при зенитных углах 1^о15 и более без дополнительной разборки и сборки устройства.

Размещение клапана, выполненного в виде шара, в углублении эксцентричного груза с нижней его стороны обеспечивает устойчивость работы клапана в апсидальной плоскости скважины и, как следствие, повышается надежность работы устройства при ориентировании.

Благодаря выполнению нижней опоры такой конструкции во взаимосвязи с конструктивными элементами корпуса обеспечивается ее многофункциональность, т. е. он позволяет производить промежуточные промывки ствола скважины без работающего забойного двигателя во время спуско-подъемных операций, сохраняя тем самым ресурс работы забойного двигателя, приводит к упрощению конструкции устройства, поскольку отпадает необходимость в полом вале с золотником, а усовершенствование клапанного узла позволяет сократить затраты времени на его изготовление и повысить надежность в работе.

На фиг. 1 показано устройство в транспортном положении, когда оно еще несориентировано, продольный разрез; на фиг.2 - то же, когда оно сориентировано; на фиг. 3 - сечение по А-А на фиг. 1.

Устройство для забойного ориентирования включает цилиндрический полый корпус с боковым отверстием 2 для прохода промывочной жидкости и размещенные внутри него верхнюю и нижнюю опоры 3 и 4 соответственно с отверстиями 5 и 6 для прохода промывочной жидкости. Между опорами с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства установлен эксцентричный груз 7 с углублением 8, выполненным со стороны нижней опоры 4, в котором свободно размещен клапан 9, выполненный в виде шара, седло 10 которого размещено в нижней опоре 4. Проходной канал 11 седла 10 через кольцевую проточку 12 и отверстие 2 в корпусе сообщен с затрубным пространством. На внутренней плоскости нижней опоры 4 со стороны проточки 12 нанесено деление в градусах лимба 13 двустороннего отсчета угла ориентирования, установленного с возможностью поворота вокруг центральной оси корпуса (фиг. 3). Для удобства ориентирования деления нанесены в пределах 0-180^о по часовой и 0-180^о - против часовой стрелки. При этом отверстие 2 корпуса выполнено на уровне кольцевой проточки 12 в нижней опоре 4.

Устройство работает следующим образом. Его устанавливают в компоновке низа бурильной колонны над забойным двигателем отклонителя (бурильная колонна и отклонитель с забойным двигателем не показаны). Перед пуском в скважину через отверстие 2 корпуса 1 поворотом нижней опоры 4 на лимбе 13 устанавливают расчетный угол между проходным каналом 11 седла 10 клапана 9 и направлением действия отклонителя. Указанный расчетный угол определяется из условия предстоящей корректировки траектории наклонно направленной скважины. После установки расчетного узла ориентирования нижнюю опору 4 фиксируют болтами относительно корпуса (болты на чертеже не изображены). Далее после спуска устройства в скважину включают в работу буровые насосы. При положении, когда направление действия отклонителя не совпадает с расчетным направлением, часть бурового раствора через проходной канал 11 перетекает в затрубное пространство, что регистрируется снижением рабочего давления на манометрах буровых насосов. В этом случае забойный двигатель еще не работает из-за недостаточного напора жидкости, проходящей через его рабочие органы. Медленно поворачивают ротором бурильную колонну и следят за давлением. При этом одновременно происходит поворот корпуса устройства вместе с нижней опорой 4, а эксцентричный груз 7 вместе с запорным элементом клапана постоянно находятся в апсидальной плоскости скважины. В момент, когда седло 10 нижней опоры 4 окажется под шаром 9, происходит его посадка на седло 10, проходной канал 11 клапана перекрывается, весь объем жидкости устремляется через отверстие 6 в центральный канал 14, что регистрируется повышением давления на манометрах до рабочего. Забойный двигатель при этом запускается в работу.

В этом положении отклонитель занимает заданное направление. В других положениях отклонителя, когда проходной канал клапана не перекрыт запорным элементом, запуск забойного двигателя исключается.

Технико-экономическое преимущество устройства заключается в следующем:
- сокращаются затраты времени на ориентирование отклонителя;
- исключается запуск двигателя отклонителя в работу при неправильно сориентированном отклонителе, следовательно, достигается точность работы устройства;
- конструкция устройства обеспечивает промывки ствола скважины при спуско-подъемных операциях при неработающем забойном двигателе;
- повышается надежность устройства;
- обеспечивается простота обслуживания.

Использование: в технике наклонно направленного бурения для забойного ориентирования и контролирования отклоняющего устройства в процессе бурения наклонно направленных скважин. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический полый корпус с отверстием для прохода промывочной жидкости, размещенные в нем верхнюю и нижнюю опоры с отверстиями для прохода промывочной жидкости, установленный между опорами с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства эксцентричный груз с углублением со стороны нижней опоры и клапан, седло которого размещено в нижней опоре, на внутренней поверхности последней установлен с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства лимб двустороннего отсчета угла ориентирования, запорный элемент клапана выполнен шаровым и свободно расположен в углублении эксцентрического груза, в нижней опоре выполнена кольцевая проточка, а отверстие в корпусе выполнено на уровне кольцевой проточки в нижней опоре. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАБОЙНОГО ОРИЕНТИРОВАНИЯ, содержащее цилиндрический корпус с отверстием для прохода промывочной жидкости и размещенными внутри него верхней и нижней опорами с отверстиями для прохода промывочной жидкости, установленным между опорами с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства эксцентричным грузом с углублением со стороны нижней опоры и клапаном, седло которого размещено в нижней опоре, отличающееся тем, что, с целью сокращения временных затрат на ориентирование, оно снабжено установленным с возможностью вращения вокруг продольной оси устройства лимбом двустороннего отсчета угла ориентирования, запорный элемент клапана выполнен шаровым и свободно расположен в углублении эксцентричного груза, в нижней опоре выполнена кольцевая проточка, в которой размещен лимб двустороннего отсчета угла ориентирования, а отверстие в корпусе выполнено на уровне кольцевой проточки в нижней опоре.