РЕГУЛИРУЕМЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом.

Известен отклонитель шарнирный ОШ 172, который предназначен для обеспечения набора кривизны при бурении искривленных участков наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Отклонитель состоит из шпинделя, винтовой пары калибратора, одноплоскостного и кругового шарнира. Отклонитель шарнирный выпускается опытным заводом ВНИИБТ [1].

Однако данный отклонитель недостаточно надежен и эффективен в работе, кроме того, для изменения угла отклонителя необходимо отклонитель и весь буровой инструмент поднимать на устье скважины, что усложняет процесс и ведет к большим затратам времени и средств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является гидравлический отклоняющий снаряд ГОС-76 [2].

Отклонитель состоит из отклоняющего узла и объемного гидродвигателя.

Отклоняющий узел состоит из нижнего и верхнего полуклиньев со скошенными торцами и ползуна, расположенного между полуклиньями и имеющего раскрепляющие ролики. Полуклинья расположены на рабочем валу, состоящем из нижней и верхней частей, которые соединены переходником-фиксатором. На нижний вал навинчивается переводник и долото.

Объемный гидродвигатель состоит из нижнего и верхнего силовых гидроцилиндров, соединенных переводником.

Для предотвращения проворота в процессе бурения цилиндры закреплены винтом. Внутри цилиндров на рабочем валу размещены поршни, причем один поршень со штоком жестко связан со штоком другого поршня.

Верхняя и нижняя полости гидроцилиндров изолируются уплотнительными манжетами и нажимными кольцами, сальниками и резиновыми кольцами. Поршни также оснащены резиновыми кольцами.

Втягивание ползуна в пределы корпуса отклонителя обеспечивается растягивающим действием пружины, которая фиксирует зуб переходника в поршне.

Вращение в неподвижном корпусе обеспечивается постановкой подшипников узлов в нижнем полуклине и переходнике.

Передача усилия на отклоняющий механизм в известном отклонителе осуществляется гидроприводом, приводимым в действие промывочной жидкостью.

Недостатками известного отклонителя являются: возможное разориентирование снаряда, так как ползун с роликами, раскрепляющий корпус в стволе, может провернуться в стволе скважины в процессе бурения; перед спуском снаряда в скважину ствол скважины требует обязательной проработки; ненадежное раскрепление снаряда в скважине; невозможность передачи больших нагрузок на забой; низкая надежность в эксплуатации; при наличии в скважине даже небольших каверн или пропластков мягких пород происходит разориентирование отклонителя.

Все перечисленные недостатки снижают эффективность и надежность работы отклонителя.

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы отклонителя.

Цель достигается тем, что в известном отклонителе регулируемом, содержащем гидроцилиндр с поршнем-штоком и корпус отклоняющего узла, согласно изобретению гидроцилиндр снабжен дросселем, пазами для направляющих поршня-штока, с наружной стороны которого имеются профрезированные пазы для проворота корпуса отклоняющего узла, в котором расположены диск и фиксатор с неподвижно закрепленными на них пальцами, находящиеся в зацеплении с профрезированными пазами гидроцилиндра, и храповое колесо, находящееся в зацеплении с собачкой, установленной на диске, кроме того, корпус снабжен пазами, в которые входят зубья фиксатора, между гидроцилиндром и корпусом отклоняющего узла установлен подшипник скольжения.

На фиг. 1 изображен предложенный отклонитель с продольным разрезом; на фиг. 2 - профиль паза поршня-штока; на фиг. 3 - разрез А-А; на фиг. 4 - разрез Б-Б по фиг. 1.

Отклонитель регулируемый состоит из верхнего гидроцилиндра и отклоняющего узла.

Верхний гидроцилиндр 1 имеет направляющие пазы 2, внутри которого размещен поршень-шток 3 с направляющими 4, которые в свою очередь перемещаются в пазах 2. Пазы 2 удерживают поршень-шток от проворота. В поршне-штоке 3 установлен дроссель 5, с помощью которого перепад давления, обеспечивающего перемещение поршня-штока 3 вниз, когда необходимо повернуть отклонитель на заданный угол. На нижней части с наружной стороны порня-штока 3 имеются профрезированные пазы 6.

Пружина 7 удерживает поршень-шток 3 в верхнем положении. Втулка 8 ограничивает ход поршня-штока 3. Шайба 9 служит опорой для пружины 7.

Отклоняющий узел состоит из корпуса 10, где в верхней части установлены диск 11, на котором неподвижно закреплен палец 12 и фиксатор 13, на котором также неподвижно закреплен палец 14, а храповое колесо 15 с зубьями составляет одно целое с корпусом 10.

Палец 12 и палец 14 последовательно введены в профрезированные пазы 6 поршня-штока 3.

На диске 11 установлена собачка 16, которая проворачивает на заданный угол зубья храпового колеса 15. Пружина 17 удерживает собачку 16 в исходном положении и прижимает ее к зубьям храпового колеса 15. Диск 11 опирается на опору 18.

Зуб 19 фиксатора 13 в исходном положении находится в зацеплении с пазом 20. Гайка 21 крепит неподвижно фиксатор 13 на поршне-штоке 3. Винт 22 удерживает гайку 21 от произвольного отвинчивания.

Верхний гидроцилиндр 1 и корпус 10 отклоняющего узла соединены между собой гайкой накидной 23.

Между гидроцилиндром 1 и корпусом 10 отклоняющего узла установлен подшипник скольжения 24. Кольца 25 и 26 являются уплотнениями между внутренней полостью отклоняющего узла отклонителя и внешней средой.

Предлагаемый отклонитель регулируемый работает следующим образом.

Нижней своей частью отклонитель навинчивается на забойный двигатель с долотом, а к верхней части навинчивается устройство посадочное, которое соединяется с бурильными трубами. Вся компоновка (инструмент) спускается в скважину до забоя и осуществляется бурение. При необходимости изменения угла отклонителя вся компоновка (инструмент) приподнимается над забоем до выбора собственного веса. Увеличивается расход закачиваемого бурового раствора. Раствор, проходя через дроссель 5, создает перепад давления на дросселе. Появляется дополнительная сила на поршень-шток 3, которая начинает сжимать пружину 7, и поршень-шток 3 совершает движение вниз по направляющим 4.

В этот момент фиксатор 13, сидящий неподвижно на поршне-штоке 3, выводит зуб 19 из зацепления с пазом 20, составляющего одно целое с корпусом 10 отклоняющего узла, тем самым давая возможность отклоняющему узлу свободно вращаться относительно верхнего гидроцилиндра 1. При дальнейшем движении поршня-штока 3 вниз палец 12, двигаясь по кривой паза 6, поворачивает зуб храпового колеса 15, составляющего одно целое с корпусом 10 отклоняющего узла.

Таким образом, корпус 10 отклоняющего узла, проворачиваясь на заданный угол, изменяет угол отклонителя.

После завершения движения поршня-штока 3 расход закачиваемого бурового раствора уменьшается до исходного, и поршень-шток 3 возвращается в верхнее исходное положение.

Во время движения поршня-штока 3 вверх палец 12 по кривой паза 6 возвращается в исходное положение, а собачка 16, удерживаемая пружиной 17, проскакивает по зубьям храпового колеса 15 в исходное положение.

В конце хода поршня-штока 3 вверх фиксатор 13 входит своим зубом 19 в зацепление с пазом 20, тем самым предотвращая произвольное вращение гидроцилиндра 1 относительно корпуса 10 отклоняющего узла в процессе бурения. После достижения поршнем-штоком исходного верхнего положения процесс изменения угла отклонителем окончен.

Если необходимо дополнительно увеличить угол отклонения, процесс повторяется.

Увеличение угла отклонителя осуществляется за счет поворота отклоняющего узла относительно гидроцилиндра 1 на угол от 0 до 180^o. Уменьшение угла отклонителя осуществляется за счет поворота отклоняющего узла относительно гидроцилиндра 1 на угол от 180 до 360^o, т.е. процесс изменения углов отклонителя происходит за счет поворота отклоняющего узла только в одну сторону - вправо.

Применение предлагаемого отклонителя регулируемого позволит повысить эффективность и надежность работы отклонителя и регулировать угол отклонителя в зависимости от проектного профиля скважины.

Предлагаемая конструкция позволит управлять отклонителем с устья скважины путем изменения подачи бурового раствора, и при регулировании угла отклонителя не требуется выполнять спуско-подъемные операции.

Конструкция данного отклонителя проста, технологична и позволяет снизить металлоемкость.

Использование: изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом. Сущность: отклонитель содержит гидроцилиндр с поршнем-штоком и корпус отклоняющего узла, новым является то, что гидроцилиндр снабжен дросселем, пазами для направляющих поршня-штока, с наружной стороны которого имеются профрезированные пазы для проворота корпуса отклоняющего узла, к котором расположены диск и фиксатор с неподвижно закрепленными на них пальцами, находящиеся в зацеплении с профрезированными пазами гидроцилиндра, и храповое колесо, находящееся в зацеплении с собачкой, установленной на диске, кроме того, корпус снабжен пазами, в которые входят зубья фиксатора, между гидроцилиндром и корпусом отклоняющего узла установлен подшипник скольжения. 4 ил.

Регулируемый отклонитель, содержащий гидроцилиндр с поршнем-штоком и корпус отклоняющего узла, отличающийся тем, что гидроцилиндр снабжен дросселем, пазами для направляющих поршня-штока, с наружной стороны которого имеются профрезированные пазы для проворота корпуса отклоняющего узла, в котором расположены диск и фиксатор с неподвижно закрепленными на них пальцами, находящиеся в зацеплении с профрезированными пазами гидроцилиндра, и храповое колесо, находящееся в зацеплении с собачкой, установленной на диске, кроме того, корпус снабжен пазами, в которые входят зубья фиксатора, между гидроцилиндром и корпусом отклоняющего узла установлен подшипник скольжения.