ОТКЛОНИТЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 2004 года по МПК E21B7/08 

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

Известен отклонитель управляемый, содержащий корпус, выполненный из двух частей, связанных шарнирным соединением. Узел отклонения содержит поршневой привод в виде золотниковой втулки, установленной в корпусе, с возможностью осевого перемещения, и фиксатор положения втулки, выполненный в виде гидрозатворной камеры, сообщенной с затрубным и внутритрубным пространством. Над золотниковой втулкой размещен дифференциальный клапан, фиксирующий отклонитель в рабочем положении.

Недостатком известного отклонителя является неточная фиксация его в заданном промежуточном положении угла наклона инструмента и отсутствие контроля этого положения, что делает его ненадежным в работе.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является регулируемый отклонитель /cм. патент РФ 2109908, 27.04.1998/.

Регулируемый отклонитель состоит из верхнего гидроцилиндра с поршень-штоком и корпуса отклоняющего узла, причем гидроцилиндр снабжен дросселем и пазами для направляющих выступов поршня-штока. В последнем выполнены пазы для поворота корпуса отклоняющего узла, в котором расположены диск и фиксатор с неподвижно закрепленными на них пальцами, находящимися в зацеплении с профрезерованными пазами гидроцилиндра, и храповое колесо, находящееся в зацеплении с собачкой, установленной на диске, корпус снабжен пазами, в которые входят зубья фиксатора, между гидроцилиндром и корпусом отклоняющего узла установлен подшипник скольжения и возвратная пружина.

Недостатком известного отклонителя является низкая надежность работы из-за недостаточной прочности собачки и пальцев, воспринимающих большие нагрузки при развороте тяжелой подвески бурильной колонны ниже отклонителя.

Целью изобретения является повышение надежности работы отклонителя.

Поставленная цель достигается тем, что в известном отклонителе регулируемом, содержащем гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратную пружину, подшипник и отклоняющий узел, согласно изобретению поршень-шток снабжен кулачками со скошенными торцами, расположенными равномерно по диаметру поршня, отклоняющий узел установлен неподвижно в гидроцилиндре и снабжен пазами для направляющих выступов поршня-штока и кулачками со скошенными торцами, расположенными зеркально к кулачкам поршня-штока и радиально смещенными к последним, причем верхняя часть направляющих выступов поршня-штока и нижняя часть пазов отклоняющего узла снабжены скошенной боковой гранью. Соединительные патрубки гидроцилиндра и отклоняемого узла наклонены относительно их продольной оси на угол, равный половине максимального набираемого угла направления наклонного участка скважины.

На фиг.1 изображен предложенный отклонитель; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.3 - вид Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1.

Отклонитель регулируемый состоит из верхнего гидроцилиндра 1 и отклоняемого узла 2.

В верхнем гидроцилиндре 1 установлен поршень-шток 3 с возможностью осевого перемещения, снабженный кулачками со скошенными торцами 4, расположенными равномерно по диаметру поршня. В поршне установлен дроссель 5. На штоке-поршне выполнены направляющие выступы 6, форма которых видна на разрезе А-А (фиг.2).

В верхнем гидроцилиндре 1 неподвижно установлен отклоняющий узел 7, снабженный кулачками со скошенными торцами 8, расположенными зеркально к кулачкам 4 поршня-штока, и пазами 9, в которые входят направляющие выступы 6 поршня-штока. От продольного и радиального перемещения отклоняющий узел 7 удерживается пальцами 10. Кулачки 8 отклоняющего узла установлены с радиальным смещением относительно кулачков 4 поршня-штока (фиг.3).

Отклоняемый узел 2 снабжен пазами 11, в которые входят направляющие выступы 6. поршня-штока, и радиально-упорным подшипником 12, удерживаемым от перемещения гайкой 13 и переводником 14. Поршень-шток в верхнем положении удерживается возвратной пружиной 15, опирающейся на гайку 16, установленную в отклоняемом узле 2.

Верхняя часть направляющих выступов 6 поршня-штока 3 и нижняя часть пазов 9 отклоняющего узла 7 снабжена скошенной боковой гранью Г (фиг.4).

Соединительные патрубки Д гидроцилиндра 1 и Е отклоняемого узла 2 наклонены относительно продольной оси на угол, равный половине максимального набираемого угла направления наклонного участка скважины.

Предлагаемый отклонитель регулируемый работает следующим образом.

На нижнюю часть отклонителя навинчивается забойный двигатель с долотом, а к верхней части - устройство посадочное, которое соединяется с бурильными трубами. Вся компановка (инструмент) спускается в скважину до забоя и осуществляется бурение. При необходимости изменения угла отклонения скважины вся компановка поднимается над забоем до выбора собственного веса. Увеличивается расход закачиваемого бурового раствора, что создает перепад давления на дросселе 5 и дополнительное усилие на поршень-шток 3. Под действием этого усилия сжимается пружина 15 и поршень-шток 3, перемещаясь вниз, выводит из пазов 9 направляющие выступы 6, при этом поршень-шток 3 и отклоняемый узел 2 получают возможность вращения относительно продольной оси.

При дальнейшем движении вниз кулачки 4 поршня-штока своими скошенными торцами упираются в скошенные торцы кулачков 8 отклоняющего узла благодаря предварительному радиальному смещению их относительно друг друга. Это положение кулачков показано на фиг.3.

Под действием касательного усилия, возникающего на наклонных поверхностях торцов кулачков, поршень-шток 3 вместе с отклоняемым узлом 2 и всей нижней подвеской разворачивается на часть заданного угла.

После завершения движения поршня-штока 3 расход закачиваемого бурового раствора уменьшается до исходного, и поршень-шток под действием пружины 15 начинает возвращаться в верхнее положение.

Во время движения поршня-штока 3 скошенная верхняя поверхность Г его направляющих выступов 6 входит в контакт с такой же поверхностью на нижней части пазов 9 отклоняющего узла 7, и поршень-шток разворачивается на остальную часть заданного угла, при этом кулачки 4 занимают исходное положение относительно кулачков 8, смещенное в радиальном направлении.

Направляющие выступы 6 поршня-штока 3 входят в пазы 9 отклоняющего узла 7, препятствуя дальнейшему развороту поршня-штока и вместе с ним отклоняемого узла 2 со всей нижней компоновкой. При этом изменяется положение верхней части колонны относительно нижней компоновки благодаря их заданному наклону в отклонителе относительно продольной оси, что обеспечивает отклонение нижней компоновки на заданную часть набираемого угла максимально равного 2.

При необходимости дополнительного увеличения угла наклона процесс повторяется.

Увеличение угла наклона осуществляется при повороте отклоняемого узла до 180°. При повороте его от 180° до 360° угол наклона уменьшается, что позволяет извлечь колонну бурильных труб из скважины в первоначальном соосном положении.

Расположение кулачков по максимальному возможному диаметру позволяет уменьшить усилие, требуемое для создания отклоняющего момента. Наличие нескольких скошенных торцов на кулачках уменьшает удельное давление на рабочих поверхностях кулачков, что повышает надежность работы предлагаемого отклонителя регулируемого.

Использование предлагаемого изобретения позволит повысить надежность работы.

Изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом. Сущность изобретения заключается в том, что отклонитель содержит гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратную пружину, подшипник и отклоняющий узел, поршень-шток снабжен кулачками со скошенными торцами, расположенными равномерно по диаметру поршня, а отклоняющий узел установлен неподвижно в гидроцилиндре и снабжен пазами для направляющих выступов поршня-штока и кулачками со скошенными торцами, расположенными зеркально к кулачкам поршня-штока и радиально смещенными к последним. Изобретение позволяет повысить надежность работы отклонителя. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Отклонитель регулируемый, содержащий гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратную пружину, подшипник и отклоняющий узел, отличающийся тем, что поршень-шток снабжен кулачками со скошенными торцами, расположенными равномерно по диаметру поршня, а отклоняющий узел установлен неподвижно в гидроцилиндре и снабжен пазами для направляющих выступов поршня-штока и кулачками со скошенными торцами, расположенными зеркально к кулачкам поршня-штока и радиально смещенными к последним.2. Отклонитель по п.1, отличающийся тем, что верхняя часть направляющих выступов поршня-штока и нижняя часть пазов отклоняющего узла снабжены скошенной боковой гранью.3. Отклонитель по п.1, отличающийся тем, что соединительные патрубки гидроцилиндра и отклоняемого узла наклонены относительноих продольной оси на угол, равный половине максимального набираемого угла направления наклонного участка скважины.