Устройство для направленного бурения Советский патент 1983 года по МПК E21B7/08 

00

о

и Изобретение относится к буреникт скважин, в частности к устройствам для изменения направления буровых скважин. . Изйестен самоориентирующий забой ный отклонитель, содержащий корпус, плунжерный отклонитель с гидрокамерами и эксцентричный распределитель потока рабочей жидкости с узлом регулирования ее подачи в гидрокамеры установленный в корпусе на псдшипни ках Cl3« Недостатком этого устройства является возможность заклинки подшипника распределителя и плунжеров гидрокамер, что снижает надежность работы отклонителя. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для направленного бурения, содержащее корпус, насос, полость с рабочей жидкостью, связанную гидрав лической линией додачи с полостью гидрокамер отклонителя, и узел регу лирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя, выполненны в виде эксцентричной втулки, устаг новленной на качающейся опоре, и имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии пода чи С2. Недостатком данного устройства, является низкая точность ориентиров ния вследствие того, что от осевых и крутильных колебаний,возникающих в процессе бурения, распределитель потока, установленный на качающейся опоре в виде трех стержней изменяет свое положение относительно апсидал ной плоскости, переключая при этом беспорядочно запорные элементы, уст новленные на гидравлической линии подачи, что обуславливает ответное изменение направлений отклоняющей силы. того, заклинивание даже одного из шести запорных элементов приводит к потере ориентации устрой ства, что снижает надежность его работы. Цель изобретения - увеличение точности ориентирования и повышение надежности работы. Указанная цель достигается тем, что в устройстве для направленного бурения, содержащем корпус, насос, полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией подачи с полостью гидрокамер отклонителя, и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя, имекщий запорные элементы, установленные на гидравлической линии подачи, узел регулирования подачи жидкости в гидрокамеры отклонителя выполнен в виде цилиндрических полостей, располож нньах по окружности, связанных между с;обой через дроссели и заполненных жидкостью, полость которой больше плотности рабочей жидкости, а запорные элементы выполнены в виде плунжеров. На фиг.1 изображено устройство для, направленного бурения, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.1. Устройство для направленного бурения присоединяется к ниппелю 1 забойного двигателя и содержит корпус 2, в котором закреплен насос 3 с приводным катком 4, прижатым к валу 5 забойного двигателя. В корпусе расположен узел регулирования подачи рабочей жидкости, выполненный в виде шести цилиндрических полостей б, расположенных по окружности, которые вместе с соединяющими их дросселями 7 образуют нижнюю полость 8, заполненную, например, ртутью, в корпусе выполнена ко ьц0образная верхняя полость 9, заполненная рабочей жидкостью, например, маслом, и соединенная с насосом 3 гидравлической линией 10 подачи. Нижняя 8 и верхняя 9 полости разделены между собой запорными элементами , выполненными в виде плунжеров 11, установленными в цилиндрических отверстиях на гидравлической линии Подачи. Плунжеры 11 выполнены с цилиндрической проточкой на наружной поверхности. Плотность жидкостиj .заполняющей полость 6, должна быть больше плотности рабочей жидкости . Положение уровня раздела жидкостей всегда находится в горийснтальной плоскости, а каждый плунжер 11, находящийся на уровне раздела, занимает соответственно определенное положение относительно корпуса в зависимости от ориентации бурильного инструмента. Находясь в верхнем положении, Ллунжер .11 соединяет нагнетательную линию йасоса 3 через гидравлическую линию 10 подачи, которая продолжаетя каналом 12,цилиндрической полостью, 13, цилиндрической проточкой на плунжере и каналом 14, с гидрокамерой отклонителя 15. Находясь в нижнем положении, плунжер 11 соединяет всасывающую линию насоса 3 с гидрокамерой отклонителя через верхнюю полость 9 и канал 16 гидравлической линии подачи 10. в среднем неустойчивом положении плунжер перекрывает вход в гидрокамеру. Однако достаточно незначительного изменения ориентации плоскости наклона корпуса, и длунжер соединяет гидрокамеру со всасывающей или с нагнетательной инией насоса в соответствии с напавлением наклона.

Таким образом, при наличии, напР}1мер, шести гидрокамер в отклонителе, три из них будут соединены со всасывающей линией насоса, а противоположные три - с нагнетательной. Между нагнетательной .и всасывающей линиями насоса установлен регулятор 17 давления. Неподвижно насаженный на металлическом остове 18 отклонитель 15 имеет возможность проворачиваться на корпусе 2 по резьба и фиксироваться в требуемом положении стопором 19. Каналы 14 и 16 гидравлич еской линии подачи связаны с гидрокамерами отклонителя 15 гибкими шлангами 20, длина которых допускает относительный проворот до 360 ;

Устройство работает следующим образом.

Каток 4, прижатый к вращающемуся валу 5 забойного двигателя, приводит насос 3 в движение. Поток жидкости из нагнетательной линии насоса 3 по каналам 12, цилиндрической полости 13, цилиндрическим пр.оточкам на плунжерах 11, каналам 14 и по гибки 11Шр1нгам 20 поступает в одну группу гидрокамер отклонителя 15. Другая группа гидрокамер отклонителя 15 гибкими шлангами 20 через каналы 16 и верхнюю полосгь 9 связана со всасывсЦбщей линией насоса 3. Таким образом, в зависимости от положения . плунжеров 11, иасос 3 одну группу гидрокамер отклонителя 15 наполняет жидкостью, а из другой - выкачивает Наполненные,гидрокамеры отклонителя 15, непосредственно контактирующие со стенками скважины, смещают долот

Величина давления в наполненных гидрокамерах отклонителя 15, непосредственно контактирующих со стенками скважины, устанавливается регулятором 17 давления в зависимости от требуемой величины отклоняющегй силы на долоте, что обуславливает интенсивность искривления ствола скважины. Так как объем жидкости, заключенный в гидравлической системе отклонителя, постояйный, то посл достижения заданного давления в гидрокамерах отклонителя, насос 3 перекачивает жидкость через регулятор 17 давления.

Плунжеры 11 находятся на уровне раздела двух жидкостей разной плотности, например ртути и масла, заключенных в полостях 8 и 9 корпуса. Поэтому при наклоне корпуса 2 в сквс1жине плунжеры 11 вместе с уровнем раздела двух дред стремятся разместиться в горизонтальной плоскости, при прЬвороте бурильного инструмента в процессе бурения, например от действия реактивного момента за-, бойного двигателя, плунжеры 11,

o стремясь сохранить положение в горизонтальной плунжерной плоскости, переместятся. При зтом, вследствие перемещения плунжеров, изменится порядок наполнения гидрокамер в

5 соответствий с возникшим проворотом инструмента, что обеспечивает сохранение первоначальной ориентации наполненных гидрокамер отклойитепя 15, Таким образом, независимо от положеQ ния бурильного инструк ента, отклонитель 15 смацает долото пол постоянным углсм относительно апсидальной плоскости, который задается на поверхности путем проворота ртклоннте5 ля 15 относительно корпуса 2 и фикссщии его стопором 19.

Скорость перетока жидкосфи между полостями 6, образующими полость 8, ограничена дросселями 7. Поэтому плунжеры 11, находящиеся на уровне

раздела жидкостей, заполняющих полости 8 и 9, остаются .неподвижными относительно корпуса прн крутильных и осевых колебаниях последнего, возникающих при вибрации долота на

5 забое, сохраняя при зтом перэоначгшьную % риентацию наполненных гидрокамер отклонителя относительно апсидальной плоскости . Это повышает точность ориентирования отклонителя,

0 что особенно важно при малых углах наклона, например, при использовании устройства с целью предупреждения искривления вертикальных скважин. Плунжеры зла регули ювания пода5 и жидкости в гидрокамеры не связаны между собой. Поэтому даже при заклинивании одного из них Ьтклонитель остается работоспособным, что повышает надежность его работы.

Q Технико-экономическая эффективность устройства для направленного бурения достигается за счет снижения затрат на перебуривание скважин, вследствие повьвиения точности оС йентировання и надежности рабЫты.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ, содержащее корпус, насос , полость с рабочей жидкостью, связанную гидравлической линией по-дачи с полостью гидрокамер отклонителя, и узел регулирования подачи рабочей жидкости в гидрокамеры отклонителя, имеющий запорные элементы, установленные на гидравлической линии подачи, отличающееся тем, что, с целью увеличения точ«ости ориентирования и noBiffiiei Hя надежности работы, узел регулирования подачи жидкости в гидрокамеры отклонителя выполнен в виде цилиндрических полостей, расположенных по окружности, связанных между собой через дроссели и заполненных жидкостью, плотность которой больше плотности рабочей жидкости, а запорныеэлемен ты выполнены в виде плунжеров.