ОТКЛОНИТЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 2007 года по МПК E21B7/08 

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

Известен регулируемый отклонитель, состоящий из верхнего гидроцилиндра с поршнем-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 профрезированными пазами гидроцилиндра, 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 (1) (Патент на изобретение РФ №2109908, Е21В 7/08, 1998 г.).

Недостатком известного отклонителя является низкая надежность работы из-за большой требуемой нагрузки для разворота тяжелой подвески забойного двигателя ниже отклонителя, приводящей к поломке собачки и пальцев.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому регулируемому отклонителю является регулируемый отклонитель, содержащий гидроцилиндр с дроселем и поршень-шток 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, причем верхняя часть направляющих выступов поршня-штока и нижняя часть пазов отклоняющего узла снабжены скошенной боковой гранью [2].

Недостатком известного отклонителя является низкая надежность работы отклонителя из-за большой требуемой нагрузки для разворота тяжелой подвески забойного двигателя ниже отклонителя, приводящей к смятию скошенных боковых граней.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы отклонителя за счет устранения нагрузки, необходимой для его поворота.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в отклонителе регулируемом, содержащем гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратные пружины и подшипник, согласно изобретению гидроцилиндр дополнительно снабжен верхней и нижней неподвижными фиксирующими втулками с кулачками, расположенными равномерно по диаметру и радиально смещенными друг к другу, и подпружиненной подвижной фиксирующей втулкой, снабженной двумя рядами кулачков, расположенных равномерно по диаметру, причем нижняя и подвижная фиксирующие втулки снабжены пазами для направляющих выступов поршня-штока.

На фиг.1 представлен предложенный отклонитель.

На фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

На фиг.3 представлена развертка по виду Б на фиг.2.

Отклонитель регулируемый состоит из гидроцилиндра 1 отклоняемого узла 2. В гидроцилиндре 1 установлен поршень-шток 3 с возможностью осевого перемещения, снабженный направляющими выступами 4, 5, форма которых видна на разрезе А-А (фиг.2). В поршне установлен дроссель 6.

В гидроцилиндре 1 неподвижно установлены верхняя 7 и нижняя 8 фиксирующие втулки, снабженные кулачками 9, 10, расположенными равномерно по диаметру, а нижняя неподвижная фиксирующая втулка 8 снабжена пазами 11, в которые входят направляющие выступы 5 поршня-штока 3. Кулачки 9 верхней неподвижной фиксирующей втулки 7 установлены с радиальным смещением относительно кулачков 10, равным, например, половине угла поворота отклоняемого узла 2 при ширине кулачка, равной 1/4 этого угла (фиг.3).

В гидроцилиндре 1 установлены с возможностью перемещения подпружиненная подвижная фиксирующая втулка 12, снабженная двумя рядами кулачков 13, 14, расположенных равномерно по окружности, и пазами 15, в которые входят направляющие выступы 4 поршня-штока 3. Подпружиненная подвижная фиксирующая втулка 12 удерживается в верхнем положении возвратной пружиной 16.

Отклоняемый узел 2 снабжен пазами 17, в которые входят направляющие выступы 5 поршня-штока 3, и радиально-упорным подшипником 18. Поршень-шток 3 в верхнем положении удерживается возвратной пружиной 19. Соединительные патрубки Д гидроцилиндра 1 и Е отклоняемого узла 2 наклонены относительно продольной оси на угол, равный половине максимального набираемого угла направления инструмента.

Предлагаемый отклонитель работает следующим образом.

На нижнюю часть отклонителя (патрубок Г) навинчивается забойный двигатель с долотом, а к верхней части (патрубок Д) - устройство посадочное, которое соединяется с бурильными трубами. Вся компоновка (инструмент) спускается в скважину до забоя, и осуществляется бурение. При необходимости изменения угла отклонения скважины вся компоновка поднимается над забоем до выбора собственного веса. Увеличивается расход закачиваемого бурового раствора, что создает перепад давления на дросселе 6 и дополнительное усилие на поршень-шток 3. Под действием этого усилия сжимается возвратная пружина 19 и поршень-шток 3, перемещаясь вниз, выводит из пазов 11 направляющие выступы 5.

При дальнейшем движении вниз поршень-шток 3 своим выступом В упирается в торец подпружиненной подвижной фиксирующей втулки 12 и, преодолевая усилие возвратной пружины 16, сдвигает подпружиненную подвижную фиксирующую втулку 12 вниз, выводя кулачки 13 из зацепления с кулачками 9, при этом отклоняемый узел 2 получает возможность вращения относительно продольной оси.

Ввиду того, что отклоняемый узел 2 вместе с забойным двигателем подвешен на подшипниках 18, реактивный момент на статоре забойного двигателя вращает отклоняемый узел 2 вместе с поршнем-штоком 3 и подпружиненной подвижной фиксирующей втулкой 12 до упора кулачков 14 в кулачки 10 нижней неподвижной фиксирующей втулки 8.

Расход закачиваемого бурового раствора уменьшается до исходного, и поршень-шток 3 под действием возвратных пружин 19 и 16 начинает возвращаться в верхнее положение. При этом подпружиненная подвижная фиксирующая втулка 12 входит в зацепление с нижней неподвижной фиксирующей втулкой 7 и, продолжая вращение под действием реактивного момента статора, разворачивается вместе с отклоняемым узлом 2 и поршнем-штоком 3 до упора кулачков 13 в кулачки 9, фиксируя положение поршня-штока 3 и отклоняемого узла 2 в заданном угле поворота. Направляющие выступы 5 поршня-штока 3 входят в пазы 11, фиксируя положение отклоняемого узла 2. При этом изменяется положение нижней компоновки относительно верхней части колонны труб благодаря заданному углу наклона в отклоняющем узле 2 относительно продольной оси, что обеспечивает отклонение забойного двигателя на заданную часть набираемого угла.

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.

Вращение компоновки под действием реактивного момента на статоре забойного двигателя позволяет уменьшить усилие, создаваемое перепадом давления на дросселе, до пределов, необходимых только для фиксации положения вращающихся частей отклонителя, что повышает надежность его работы.

Использование предлагаемого отклонителя, регулируемого по сравнению с отклонителем, регулируемым по прототипу, позволяет повысить надежность в работе.

Источники информации

1. Патент на изобретение РФ №2109908, Е21В 7/08, 1998 г.

2. Патент на изобретение РФ №2228421, Е21В 7/08, 2004 г. - прототип.

Изобретение относится к бурению наклонных и горизонтальных скважин, в частности к отклонителям с изменяющимся углом. Технический результат - повышение надежности работы отклонителя за счет устранения нагрузки, необходимой для его поворота. Отклонитель регулируемый содержит гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратные пружины и подшипник. При этом гидроцилиндр дополнительно снабжен верхней и нижней неподвижными фиксирующими втулками с кулачками, расположенными равномерно по диаметру и радиально смещенными друг к другу, и подпружиненной подвижной фиксирующей втулкой, снабженной двумя рядами кулачков, расположенных равномерно по диаметру. Причем нижняя неподвижная и подпружиненная подвижная фиксирующие втулки снабжены пазами для направляющих выступов поршня-штока. 3 ил.

Отклонитель регулируемый, содержащий гидроцилиндр с дросселем и поршнем-штоком с направляющими выступами, отклоняемый узел с пазами для направляющих поршня-штока, возвратные пружины и подшипник, отличающийся тем, что гидроцилиндр дополнительно снабжен верхней и нижней неподвижными фиксирующими втулками с кулачками, расположенными равномерно по диаметру и радиально смещенными друг к другу, и подпружиненной подвижной фиксирующей втулкой, снабженной двумя рядами кулачков, расположенных равномерно по диаметру, причем нижняя неподвижная и подпружиненная подвижная фиксирующие втулки снабжены пазами для направляющих выступов поршня-штока.