ОТКЛОНИТЕЛЬ РЕГУЛИРУЕМЫЙ Российский патент 2010 года по МПК E21B7/08 

Изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин в нефтегазовой промышленности, 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] (Техническое описание и инструкция по эксплуатации ОШ 172.000.ТО опытного завода ВНИИБТ. Котово).

Однако известный 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 к достигаемому результату является гидравлический регулируемый отклонитель. Отклонитель состоит из отклоняющего узла и объемного гидродвигателя. Гидродвигатель состоит из гидроцилиндра и поршня-штока с дросселем, с наружной стороны поршня-штока имеются профрезированные пазы для поворота корпуса отклоняющего узла. В корпусе отклоняющего узла расположены диск и фиксатор с пальцами, находящимися 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, удерживающие корпус от проворота. (Патент РФ №2109908, кл. Е21В 7/08, 1998 г.).

Недостатками известного отклонителя являются большие габариты, не подходящие для бурового инструмента малых диаметров, большой угол поворота отклонителя, высокие нагрузки на собачки, сильный износ пальцев в направляющих, а также существенные дополнительные энергозатраты, связанные с необходимостью повышать расход промывочной жидкости.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы отклонителя, уменьшение его габаритов, снижение энергозатрат в процессе работы отклонителя.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном отклонителе регулируемом, содержащем соединенные последовательно привод, передаточный механизм и отклоняющий узел, согласно изобретению привод выполнен электрическим, механизм передачи выполнен в виде шариковинтового редуктора, отклоняющий узел содержит поворотный вал, корпус-переключатель с камерами, установленный на поворотном валу с возможностью возвратно-поступательного движения, шариковые обоймы с шариками, насаженные на поворотный вал и установленные с зазором в камерах корпуса-переключателя, на боковой поверхности поворотного вала, с одного его конца, выполнены винтовые канавки, а с другого - продольные, при этом одна из шариковых обойм сообщена с винтовыми канавками, а другая - с продольными.

При этом камеры в корпусе-переключателе выполнены конусообразными.

На Фиг.1 показана общая кинематическая схема отклонителя.

На Фиг.2 представлен разрез корпуса-переключателя с шариковыми обоймами при прямом ходе корпуса-переключателя.

На Фиг.3 представлен разрез корпуса-переключателя с шариковыми обоймами при обратном ходе корпуса-переключателя.

Отклонитель регулируемый содержит соединенные последовательно электродвигатель 1, шариковинтовой редуктор 2, корпус-переключатель 3, установленный на поворотном валу 4 с возможностью возвратно-поступательного движения, шариковые обоймы 5 и 6, насаженные на поворотный вал 4 и размещенные в конусообразных камерах 7 и 8 корпуса-переключателя 3, при этом электродвигатель 1 соединен с шариковинтовым редуктором 2, соединенным ходовой гайкой 9, установленной на винте 10, с корпусом-переключателем 3, в шариковых обоймах 5 и 6 размещены шарики 11 и 14 соответственно.

На боковой поверхности поворотного вала 4 выполнены с одной его стороны винтовые канавки 12, а с другой - продольные 13.

Шариковые обоймы 5 и 6 установлены соответственно в камерах 7 и 8 с зазором и находятся в зацеплении соответственно с винтовыми 12 и продольными 13 канавками.

Предлагаемый отклонитель работает следующим образом.

При прямой полярности на контактах электродвигателя 1 винт 10 шариковинтового редуктора 2 вращается по часовой стрелке и через ходовую гайку 9 передает поступательное движение корпусу-переключателю 3 с шариковыми обоймами 5, 6. Обойма 5 движется вдоль участка вала 4 с винтовыми канавками 12. Шарики 11, 14 в обоймах 5, 6 размещены в камерах 7, 8, имеющих конусообразную форму. За счет этого шарики 11 в обойме 5 задавливаются в винтовые канавки 12 вала 4, происходит преобразование поступательного движения во вращательное, на валу 4 создается крутящий момент. При этом шарики 14 в обойме 6 выталкиваются из продольных канавок 13 вала 4, позволяя валу 4 свободно поворачиваться на заданный угол, величина которого определяется углом подъема винтовых канавок и их длиной.

Чтобы повернуть отклонитель еще на один шаг, необходимо вернуть механизм в исходное положение. Для этого на электродвигателе 1 меняется полярность, и винт 10 редуктора 2 вращается против часовой стрелки. Ходовая гайка 9 редуктора 2 перемещает корпус-переключатель 3 вместе с обоймами 5, 6 назад в сторону электродвигателя 1. Шарики 14 в обойме 6 задавливаются конусной камерой 8 в прямые канавки 13 вала 4, обойма 6 с шариками 14 движется вдоль вала. Это обеспечивает фиксацию отклонителя в заданном положении. Шарики 11 в обойме 5 выталкиваются из винтовых канавок 12 и не препятствуют движению корпуса-переключателя 3 назад. Это движение продолжается до тех пор, пока корпус-переключатель с обоймами не займет исходное положение. Далее полярность на электродвигателе вновь меняется на прямую, винт 10 редуктора 2 вращается по часовой стрелке и цикл повторяется.

Эти возвратно-поступательные движения совершаются до тех пор, пока не наберется заданный угол инструмента.

Изобретение относится к бурению горизонтальных и наклонных скважин в нефтегазовой промышленности, в частности к отклонителям регулируемым с изменяющимся углом. Отклонитель содержит соединенные последовательно привод, передаточный механизм и отклоняющий узел, при этом привод выполнен электрическим, механизм передачи выполнен в виде шариковинтового редуктора, отклоняющий узел содержит поворотный вал, корпус-переключатель с камерами, установленный на поворотном валу с возможностью возвратно-поступательного движения, шариковые обоймы с шариками, насаженные на поворотный вал и установленные с зазором в камерах корпуса-переключателя, на боковой поверхности поворотного вала, с одного его конца, выполнены винтовые канавки, а с другого - продольные, при этом одна из шариковых обойм сообщена с винтовыми канавками, а другая - с продольными. Обеспечивает повышение надежности, уменьшение габаритов, снижение энергозатрат в процессе работы отклонителя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Отклонитель регулируемый, содержащий соединенные последовательно привод, передаточный механизм и отклоняющий узел, отличающийся тем, что привод выполнен электрическим, механизм передачи выполнен в виде шариковинтового редуктора, отклоняющий узел содержит поворотный вал, корпус-переключатель с камерами, установленный на поворотном валу с возможностью возвратно-поступательного движения, шариковые обоймы с шариками, насаженные на поворотный вал и установленные с зазором в камерах корпуса-переключателя, на боковой поверхности поворотного вала с одного его конца выполнены винтовые канавки, а с другого - продольные, при этом одна из шариковых обойм сообщена с винтовыми канавками, а другая - с продольными.

2. Отклонитель регулируемый по п.1, отличающийся тем, что камеры в корпусе-переключателе выполнены конусообразными.