ЗАБОЙНАЯ КОМПОНОВКА ДЛЯ НАБОРА КРИВИЗНЫ И ПРОВОДКИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН Российский патент 1998 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано для бурения горизонтальных скважин.

Известна забойная компоновка, включающая бурильную колонну, двигатель и шарнирный переводник, состоящий из двух трубчатых элементов, концы которых с радиальным зазором коаксиально размещены по отношению друг к другу и соединены между собой шарниром в виде двух коаксиально установленных пальцев, размещенных в отверстиях трубчатых элементов [1].

Недостатком известного устройства является невозможность управления траекторией скважины с поверхности, а также необходимость проведения спуско-подъемных операций для установки различных технологических приспособлений, обеспечивающих заданную траекторию скважины.

Наиболее близким к изобретению является забойная компоновка для набора кривизны и проводки горизонтальных скважин, состоящая из забойного гидравлического двигателя с двумя перекосами осей шпинделя и бурильной колонны [2] .

Недостатком этого устройства является необходимость использования бурильных труб с высокими физико-механическими свойствами для обеспечения работы компоновки в скважинах со сложным профилем.

Задача изобретения - повышение надежности работы устройства в виду исключения необходимости вращения колонны бурильных труб для проворота корпуса двигателя при прохождении участка стабилизации скважины, а также уменьшение стоимости оборудования.

Это достигается тем, что забойная компоновка для набора кривизны и проводки горизонтальных скважин, состоящая из забойного гидравлического двигателя с двумя перекосами осей шпинделя и бурильной колонны, снабжена дополнительным гидравлическим двигателем, вращающийся статор которого соединен переводником с корпусом основного двигателя, а ротор - с колонной бурильных труб, и гидравлическим распределителем, выполненным в виде двух поршней, соединенных полым штоком, который в нижней части имеет кулачковую полумуфту, взаимодействующую с ответной полумуфтой, выполненной на торце переводника, а в верхней части шлицы, контактирующие с ответным элементом гибкой трубы дополнительного двигателя, и седло под сбрасываемый с поверхности элемент, причем гидравлический распределитель установлен в полости переводника ротора и гибкой трубы дополнительного двигателя, кроме того диаметр нижнего поршня гидравлического распределителя больше диаметра верхнего поршня.

На чертеже представлена забойная компоновка.

Компоновка содержит основной двигатель 1 с двумя перекосами осей шпинделя и дополнительный двигатель 2.

Корпус основного двигателя жестко связан переводником 3 с вращающимся статором 4 дополнительного двигателя 2, расположенного выше основного двигателя. Ротор 5 дополнительного двигателя посредством гибкой трубы 6 и вала шпинделя 7 связан с колонной бурильных труб 8. Внутри переводника 3, ротора 5 и гибкой трубы 6 расположен подпружиненный гидравлический распределитель 9. Гидравлический распределитель выполнен в виде двух поршней 10 и 11, соединенных между собой полым штоком 12. На нижнем конце штока 12 выполнена кулачковая полумуфта 13, ответная полумуфта 14 расположена на торце переводника 3. Верхний поршень 10 связан с гибкой трубой 6 посредством шлицевого соединения 15. Шток 12 в верхней части имеет седло 16 для посадки сбрасываемого элемента 17.

Сбрасываемый элемент выполнен в виде цилиндра, внутри которого может быть установлен насадок, позволяющий регулировать расход промывочной жидкости, проходящий через рабочую пару дополнительного двигателя. Сбрасываемый элемент имеет приспособление для подъема из скважины. Для прохода жидкости в переводнике 3 и гибкой трубе 6 выполнены отверстия соответственно 18 и 19. Гидравлический распределитель 9 удерживается в верхнем положении пружиной 20. Во избежании перетока жидкости в гибкой трубе 6 и переводнике 3 размещены уплотнения, соответственно 21 и 22.

Компоновка работает следующим образом.

При прохождении участка скважины с набором кривизны поток рабочей жидкости проходит через центральные каналы вала шпинделя 7, гидравлического распределителя 9, находящегося в верхнем положении, и поступает на основной двигатель 1. При этом реактивный момент статора основного двигателя, посредством кулачковой муфты 13 и 14, штока 12 и шлицевого соединения 15 передается через вал шпинделя 7 на колонну бурильных труб 8. При прохождений участка стабилизации скважины необходимо дополнительно вращать корпус основного двигателя 1. В этом случае сверху опускается в скважину сбрасываемый элемент 17, который попадает в седло 16 и перекрывает центральный канал гидравлического распределителя 3. Под действием перепада давления промывочной жидкости, действующего на верхний поршень 10 гидравлического распределителя 9, последний перемещается вниз, сжимая пружину 20. При этом в гибкой трубе 6 открываются отверстия 19 и рабочая жидкость поступает в рабочую пару ротор 5 - статор 4 дополнительного двигателя 2, вращающийся статор 4 которого приводит во вращение корпус основного двигателя. Отработанная жидкость через кольцевое пространство между проводником 3 и нижним поршнем 11 гидравлического распределителя 9, образующееся при перемещении вниз последнего, поступает в основной двигатель 1.

При нижнем положении гидравлического распределителя 9 кулачковые полумуфты 13 и 14 выходят из зацепления и не передают реактивный момент статора основного двигателя 1. Для восприятия реактивного момента и обозначения работы основного двигателя необходимо, чтобы активный момент, создаваемый дополнительным двигателем был противоположен по направлению реактивному моменту статора основного двигателя. С этой целью рабочая пара ротор 5 - статор 4 должна иметь направление зубьев винтовой нарезки противоположное направлению зубьев рабочей пары основного двигателя.

Преимуществом заявляемого устройства по сравнению с известным является повышение надежности работы устройства в виду устранения поломки труб бурильной колонны, а также уменьшение стоимости оборудования, так как исключается необходимость использования дорогостоящих труб с высокими физико-механическими свойствами.

Использование: изобретение относится ж буровой технике и может быть использовано для бурения горизонтальных скважин. Сущность изобретения: заявляемое устройство состоит из основного двигателя и дополнительного двигателя, корпус которого связан переводником с вращающимся статором дополнительного двигателя, ротор которого посредством трубы и вала шпинделя связан с колонной бурильных труб, при этом внутри переводника, ротора и гибкой трубы расположен гидравлический распределитель, состоящий из двух поршней, соединенных штоком, причем на нижнем конце штока выполнена кулачковая полумуфта, а ответная полумуфта расположена на торце переводника, верхний поршень связан с гибкой трубой с помощью шлицевого соединения, а шток в верхней части имеет седло для посадки сбрасываемого элемента, который выполнен в виде цилиндра, для прохода жидкости в переводнике и гибкой трубе выполнены отверстия. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

ыыыо

1. Забойная компоновка для набора кривизны и проводки горизонтальных скважин, состоящая из забойного гидравлического двигателя с двумя перекосами осей шпинделя и бурильной колонны, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным гидравлическим двигателем, вращающийся статор которого соединен переводником с корпусом основного двигателя, а ротор с колонной бурильных труб, и гидравлическим распределителем, выполненным в виде двух поршней, соединенных полым штоком, который в нижней части имеет кулачковую полумуфту, взаимодействующую с ответной полумуфтой, выполненной на торце переводника, а в верхней части шлицы, контактирующие с ответным элементом гибкой трубы дополнительного двигателя, и седло под сбрасываемый с поверхности элемент, причем гидравлический распределитель установлен в полости переводника, ротора и гибкой трубы дополнительного двигателя. 2. Компоновка по п. 1, отличающаяся тем, что диаметр нижнего поршня гидравлического распределителя больше диаметра верхнего поршня.