УПРАВЛЯЕМЫЙ ОТКЛОНИТЕЛЬ Российский патент 1999 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя (ВЗД).

Известно устройство для ориентирования забойного двигателя, содержащее корпус, в котором размещены полый вал с эксцентрическим грузом, который выполнен с двумя упорными выступами, расположенными на противоположных боковых сторонах на различной высоте и на котором установлена одна зубчатая полумуфта, а другая закреплена на корпусе, кольцевой поршень и электромагнит, с которым связаны защелки, и соединительный ниппель, выполненный с упорным выступом (см., например, а.с. СССР N 188403, кл. E 21 C 7/08).

Недостаток этого устройства заключается в том, что у него ограничено число заданных направлений забойного двигателя, т.е. низ бурильной колонны не вращается, а устанавливается в два заданных направления.

Наиболее близким техническим решением к заявленному является управляемый отклонитель, содержащий долото, отклонитель, соединенный с винтовым забойным двигателем, привод низа колонны бурильных труб (КНБК), соединенный с механизмом управления, и забойная инклинометрическая система (см., например, а. с. N 1745853, кл. E 21 B 7/08, опубл. 07.07.92).

Недостатком этого устройства является сложность и низкая надежность. Для выставки отклонителя в заданную плоскость используется турбинная секция с редуктором, который должен преодолевать дополнительно реактивный момент.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности установки отклонителя в заданном направлении.

Происходит это под действием реактивного момента, а сам отклонитель имеет жесткую конструкцию и представляет собой двигатель с переводником, соединенные жестко под некоторым углом.

Поставленная цель достигается тем, что в управляемом отклонителе, содержащем узел поворота с датчиком положения, жестко связанным с верхним концом вала, вращающимся в радиально-упорных подшипниках, на нижнем конце которого закреплен винтовой забойный двигатель, датчик положения соединен с забойной инклинометрической системой, узел поворота выполнен в виде храпового колеса с двумя собачками, сдвинутыми на полшага храпового колеса и установленными с возможностью поочередного восприятия реактивного момента винтового забойного двигателя и связаны со штоком поршня гидроцилиндра, внутренняя полость которого соединена с затрубным пространством, а поршень гидроцилиндра установлен с возможностью перемещения при изменении расхода промывочной жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 в разрезе представлен узел поворота отклонителя (показано положение при пониженном давлении промывочной жидкости), на фиг. 2 - разрез по A-A.

Управляемый отклонитель (фиг. 1 ) содержит узел поворота, выполненный в виде храпового колеса 1, жестко связанного с верхним концом вала 2, вращающимся в радиально-упорных подшипниках 3, и гидроцилиндра 4 в качестве привода. Храповое колесо 1 взаимодействует с двумя собачками 5 и 6, сдвинутыми на полшага храпового колеса 1 и установленными так, что воспринимают поочередно реактивный момент винтового забойного двигателя (ВЗД) 7, и обе собачки 5 и 6 представляют собой двуплечие рычаги, первое плечо каждой из которых является собственно зубом собачки, а второе - шарнирно связано со штоком 8 поршня 9 гидроцилиндра 4, который установлен неподвижно и его ось перпендикулярна оси отклонителя. Собачки 5 и 6 установлены с возможностью поворота на осях 10 и 11, параллельных оси ВЗД 7. Шток 8 поршня 9 гидроцилиндра 4 соединяет концы плечей собачек 5 и 6 и при его перемещении одна собачка 5 выходит из зацепления, а другая 6 - входит. Внутренняя полость гидроцилиндра 4 отверстием 12 соединена с затрубным пространством, а сам гидроцилиндр 4 снаружи омывается промывочной жидкостью, проходящей через каналы 13. Поршень 9 гидроцилиндра 4 установлен между внешней 14 и внутренней 15 пружинами, а щуп 16 винтового кулачка перемещает сердечник датчика положения отклонителя, расположенного в защитном кожухе инклинометрической системы (на чертеже не показана) и при повороте на один оборот происходит сброс показаний.

Устройство работает следующим образом.

Собирают компоновку инструмента с отклонителем и спускают в скважину для бурения наклонно-направленного участка ее ствола.

После забуривания наклонного ствола в требуемом направлении, необходимо продолжить бурение для набора угла наклона до величины, обусловленной проектом. Для чего необходимо изменять положение отклонителя.

Для измерения положения отклонителя прекращают подачу промывочной жидкости в полость бурильных труб. Под действием реактивного момента произойдет поворот ВЗД 7 и вместе с ним повернется вал 2, установленный в радиально-упорных подшипниках 3, и жестко связанное с ним храповое колесо 1. Одновременно с этим, поскольку произошло снижение давления промывочной жидкости, пружины 14 и 15 отводят поршень 9 со штоком 8 в левую сторону (как показано на чертеже), перемещение штока 8 повлечет за собой поворот собачек 5 и 6 на осях 10 и 11, при этом собачка 5 войдет во взаимодействие с храповым колесом 1, повернутое на ползуба под воздействием реактивного момента двигателя 7, и застопорит его. А собачка 6 выйдет из зацепления с храповым колесом 1. В результате произойдет поворот отклонителя (двигатель+переводник) на один зуб храпового колеса 1.

При повышении давления произойдет обратная картина. Поршень 9 перемещается вправо, выводя собачку 5 из зацепления с храповым колесом 1, а собачку 6 вводя в зацепление. В результате под воздействием реактивного момента ВЗД 7 отклонитель вместе с забойным двигателем поворачивается на один зуб храпового колеса 1 в ту же сторону.

Величину дискретности угла поворота ВЗД можно уменьшить за счет установки планетарного редуктора между храповиком и двигателем с передаточным числом i=4,2.

Таким образом, наличие узла поворота и его выполнение позволяет надежно устанавливать отклонитель в заданном направлении простыми техническими средствами.

Изобретение относится к буровой технике и может быть использовано при бурении наклонно направленных и горизонтальных скважин с помощью винтового забойного двигателя. Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности установки отклонителя в заданном направлении. Сущность изобретения заключается в том, что узел поворота выполнен в виде шагового механизма с двумя собачками, сдвинутыми на ползуба храпового колеса, жестко связанного с винтовым забойным двигателем, собачки установлены с возможностью поочередного восприятия реактивного момента винтового забойного двигателя и соединены со штоком поршня гидроцилиндра, внутренняя полость которого связана отверстием с затрубным пространством, а внешняя - непосредственно с каналами для промывочной жидкости, поршень гидроцилиндра подпружинен внешней и внутренней пружинами, которые при изменении давления промывочной жидкости отведут поршень, что влечет стопорение храпового колеса одной из собачек, в результате происходит поворот отклонителя на один зуб храпового колеса. 2 ил.

Управляемый отклонитель, содержащий узел поворота с датчиком положения, жестко связанный с верхним концом вала, установленным с возможностью вращения в радиально-упорных подшипниках, на нижнем конце которого закреплен винтовой забойный двигатель, датчик положения соединен с забойной инклинометрической системой, отличающийся тем, что узел поворота выполнен в виде храпового колеса с двумя собачками, сдвинутыми на полшага храпового колеса и установленными с возможностью поочередного восприятия реактивного момента винтового забойного двигателя и связаны со штоком поршня гидроцилиндра, внутренняя полость которого соединена с затрубным пространством, а поршень гидроцилиндра установлен с возможностью перемещения при изменении расхода промывочной жидкости.