НИППЕЛЬНЫЙ И МЕЖСЕКЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР Российский патент 1996 года по МПК E21B17/10 

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к строительству скважин, а именно к устройствам компоновки низа бурильного инструмента забойного двигателя.

Известен ниппельный и межсекционный стабилизатор, включающий переводник, установленную на нем с возможностью вращения посредством радиального подшипника втулку с ребрами [1]
Недостатком известного стабилизатора является то, что втулка с ребрами установлена на подшипнике качения, к тому же полости беговых дорожек надежно не изолированы от возможного попадания абразива из бурового раствора, а также не заполнены гидравлической смазкой для шаров. Особенностью шаровых опор качения является то, что в случае попадания песчинок в полость при больших скоростях вращения они или выбрасываются или размалываются, а при малых скоростях поворота из-за попадания излишне крупных или большого количества песчинок шаровые опоры заклинивают, поэтому вероятность последнего велика. Кроме того, он также не предусматривает меры по предупреждению зависания бурильного инструмента.

Известен также ниппельный и межсекционный стабилизатор [2] включающий переводник, установленную на нем с возможностью вращения втулку с ребрами, образующую с переводником полость, заполненную смазкой, установленный в упомянутой полости радиальный подшипник скольжения, уплотнения и расположенные по торцам втулки упорные подшипники скольжения из износостойкого материала.

Недостатком этого стабилизатора является то, что радиальный подшипник скольжения выполнен удлиненным, поэтому затруднено поступление смазки на всю контактирующую поверхность, а при попадании песчинок абразива в зону контакта они подолгу будут находиться в нем, что существенно ухудшит работоспособность устройства. Ввиду повышенного коэффициента трения между ребрами и стенкой скважины стабилизатор также способствует зависанию бурильного инструмента в скважине при бурении, к тому же сложно решается вопрос компенсации износа втулки.

Сущность изобретения заключается в том, что в ниппельном и межсекционном стабилизаторе радиальный подшипник скольжения выполнен в виде чередующихся колец из антифрикционного металла и регулировочных колец, причем последние выполнены в продольном разрезе с Т-образным сечением и имеет толщину, меньшую толщины антифрикционных металлических колец.

Кроме того, наружные поверхности ребер втулки имеют антифрикционное покрытие из фторопластовых лаков и композиций.

Цель изобретения повышение надежности ориентирования отклонителя и стабилизации ствола скважины, а также снижение степени зависания бурильного инструмента.

На фиг. 1 показан ниппельный стабилизатор забойного двигателя; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 изображен межсекционный стабилизатор забойного двигателя.

Ниппельный стабилизатор состоит из переводника 1, соединенного с корпусом 2 забойного двигателя, и установленной с возможностью вращения втулки 3 с ребрами 4. Между ниппелем 1 и втулкой 3 размещен набор чередующихся антифрикционных металлических колец 5, например латунных или бронзовых, и регулировочных колец 6, имеющих Т-образное сечение в продольном разрезе (фиг. 1), причем Т-образные регулировочные кольца 6 имеют толщину, меньшую толщины антифрикционных металлических колец 5. При этом свободные полости 7 между переводником 1 и втулкой 3, которые возникли из-за Т-образных регулировочных колец 6, заполнены смазкой или маслом 8. Т-образное сечение регулировочных колец 6 необходимо для создания полостей 7 с гидравлической смазкой 8 именно для обоих контактов антифрикционных металлических колец 5 как с втулкой 3, так и с переводником 1, и одновременно для того, чтобы они, ввиду меньшей толщины, не занимали эксцентричного положения в пространстве между переводником 1 и втулкой 3. С переводником 1 соединена внутренняя гайка 9, а с втулкой 3 наружная гайка 10. Между верхним торцовым упором 11 втулки 3 и переводником 1 размещены, например фторопластовые, уплотнения 12 и упорное кольцо 13 из износостойкого и антифрикционного материала, например фторопласта. Нижние уплотнения 14 размещены между внутренней 9 и наружной 10 гайками, последние с торцов также контактируют посредством упорного износостойкого кольца 15. Наружные поверхности ребер имеют антифрикционное покрытие 16 из фторопластовых лаков и композиций, например ФК-33, ВАФ-31, ЛФБФ-48, ЛФБФ-74, ФКП-50, с толщиной слоя 3-40 мкм и ПФМ-75 35 мм 1500 мкм. Поскольку степень деформации фторопластовых лаков и композиций значительно меньше степени деформации, например, резины, можно с достаточной степенью надежности применять эти покрытия многократным нанесением толщиной до 500 мкм. Внутренний диаметр втулки 3 несколько больше диаметра вала 17 забойного двигателя.

Межсекционный стабилизатор устанавливают между нижней 2 и верхней 18 секциями забойного двигателя. Он отличается тем, что имеет только одну гайку 9, посредством которой переводник 1 соединен с корпусом нижней секции 2 забойного двигателя, а также снабжен прижимным кольцом 10 уплотнения 14 между втулкой 3 и гайкой 9.

Ниппельный и межсекционный стабилизатор работает следующим образом.

После спуска бурильного инструмента восстанавливают промывку и доводят долото до забоя, начинают бурение. При этом в наклонном стволе скважины ребра 4 посредством антифрикционных покрытий из фторопластовых лаков и композиций 16 контактируют со стенками скважины в направлении углубления, не вызывая излишних сопротивлений. Реактивный момент забойного двигателя и крутильные колебания низа бурильной колонны воспринимает опора скольжения из антифрикционных металлических колец 5, а торцовые опоры 13 и 15 скольжения дополнительно воспринимают и осевые усилия. При этом переводник 1 вместе с корпусом 2, 18 забойного двигателя поворачиваются, а втулка 3 не проворачивается относительно стенок скважины, причем фторопластовые уплотнения 12 и 14 не вызывают излишних сопротивлений при малых круговых смещениях переводника 1.

В случае попадания песчинок бурового раствора и выбуренного шлама внутрь радиальной опоры скольжения они довольно быстро выталкиваются из контактов антифрикционных металлических колец 5 с втулкой 3 и переводником 1 в полости 7. Многокамерная конструкция опоры скольжения, созданная Т-образными регулировочными кольцами 6, позволяет создать многократные гидрозатворы, блокирующие дальнейшее продвижение внутрь опоры скольжения посторонних веществ, а также гарантировать гидравлическую смазку 8 всех контактных зон скольжения. В случае небольших подклинок радиальной опоры скольжения ребра 4 с антифрикционными покрытиями 16 из фторопластовых лаков и композиций могут скользнуть по глинистой корке и не произойдет набегание стабилизатора по стенкам скважины и поперечное смещение при этом низа бурильного инструмента.

Таким образом, предлагаемый стабилизатор позволяет существенно снизить зависание бурильной колонны за счет покрытия 16 из фторопластовых лаков и композиций на ребрах 4, что приведет к большему соответствию между нагрузкой на долото и показаниями прибора ГИВ-6. При создании оптимальной нагрузки возможно существенное повышение показателей бурения. То обстоятельство, что корпус забойного двигателя 2, 18 проворачивается вместе с переводником 1 при неизменном положении втулки 3, делает возможным исключить постоянно меняющуюся поправку на закручивание низа бурильной колонны под действием реактивного момента турбобура, что повышает достоверность полученных результатов, необходимых для надежного ориентирования отклонителя, а также способствует надежной стабилизации азимута скважины. Отсутствие упругих элементов в радиальной опоре скольжения приведет к надежной стабилизации зенитного угла. Антифрикционные покрытия из фторопластовых лаков и композиций 16 на ребрах 4 имеют небольшую толщину и практически недеформируемы, к тому же защищают ребра 4 от износа. Многокамерная маслонаполненная полость радиальной опоры скольжения и ее надежная герметизация позволяют многократно повысить долговечность надежной работы стабилизатора.

Использование: при строительстве наклонных и горизонтальных скважин, в частности в качестве устройств компоновки низа бурильного инструмента - забойного двигателя. Сущность изобретения: состоит из переводника и вращающейся втулки с ребрами, образующими между собой зазор, в котором размещен радиальный подшипник скольжения из набора антифрикционных металлических колец, чередующихся с Т-образными регулировочными кольцами меньшей толщины, при этом все свободные полости заполнены смазкой или маслом. Внизу переводник соединен с внутренней гайкой, а втулка - с наружной гайкой, причем между гайками помещены уплотнения и торцовое упорное кольцо из фторопласта. Сверху также, но уже между втулкой и переводником, размещены уплотнения и упорный подшипник скольжения из износостойкого материала. Кроме того, на наружную поверхность ребер нанесено покрытие из фторопластовых лаков и композиций. Межсекционный стабилизатор забойного двигателя отличается от ниппельного тем, что он имеет только одну гайку, одновременно соединенную с переводником и корпусом забойного двигателя. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

1. НИППЕЛЬНЫЙ И МЕЖСЕКЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР, включающий переводник, установленную на нем с возможностью вращения втулку с ребрами, образующую с переводником полость, заполненную смазкой, установленный в этой полости радиальный подшипник скольжения, уплотнения и расположенные по торцам втулки упорные подшипники скольжения из износостойкого материала, отличающийся тем, что радиальный подшипник скольжения выполнен в виде чередующихся колец из антифрикционного металла и регулировочных колец, причем последние выполнены в продольном разрезе с Т-образным сечением и имеют толщину, меньшую толщины антифрикционных металлических колец. 2. Стабилизатор по п.1, отличающийся тем, что наружные поверхности ребер втулки имеют антифрикционное покрытие из фторопластовых лаков и композиций.