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

Изобретение относится к горному делу, а именно к устройствам для направленного бурения скважин.

Известно устройство для ориентированного бурения скважин 1.

Недостатком данного устройства является невозможность управления траекторией ствола скважин при роторном бурении путем изменения азимута.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для наклонно-направленного бурения роторным способом, содержащее утяжеленные бурильные трубы и расположенный между ними и долотом узел управления траекторией ствола скважины, содержащий корпус с установленными на нем рабочими элементами 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность проводки скважин вследствие невозможности изменения азимута.

Цель изобретения - повыщение точности проводки скважин за счет возможности изменения азимута.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для направленного бурения скважин, содержащем утяжеленные бурильные трубы и расположенный между ними и долотом узел управления траекторией ствола скважины при роторном бурении, содержащий корпус с установленными на нем рабочими элементами, корпус узла управления траекторией ствола скважины расположен эксцентрично оси устройства, а рабочие элементы выполнены в виде расположенных друг над другом втулок, близлежащие торцы которых имеют скощенные поверхности, причем верхняя втулка снабжена лопастью и закреплена на корпусе срезным элементом, а нижняя втулка жестко связана с корпусом.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство при спуске его в скважину; на фиг. 2 - то же, в процессе бурения; на фиг. 3 - то же, при подъеме из скважины; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1; на

фиг. 5 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Устройство для направленного бурения скважин содержит корпус 1 узла управления траекторией ствола скважины, расположенный эксцентрично утяжеленным бурильным трубам 2. На эксцентричный корпус 1 узла управления устанавливают рабочие элементы, выполненные в виде расположенных друг над другом верхней 3 и нижней 4 втулок, близлежащие торцы которых имеют скощенные поверхности 5 и 6 соответственно, причем верхняя втулка

3снабжена лопастью 7 и закреплена на корпусе срезным элементом 8, а нижняя

4жестко связана с корпусом 1.

На фиг. 4 показаны направление бурения (азимут АС скважины), зазор ,В|В между лопастью и верхней стенкой скважины в транспортном положении устройства, центр О ствола скважины, стрела О Ог прогиба компоновки в месте установки устройства, эксцентриситет OjOj кор-: пуса 1 узла управления устройства, центр О 2 утяжеленных бурильных труб и центр Оз корпуса узла управления устройства.

При бурении наклонных скважин роторным способом вследствие эффекта накатывания калибраторов на правую стенку ствола скважины наблюдается искривление ее вправо от текущего значения азимута, что требует корректировки азимутального направления бурения влево от текущего значения.

Устройство работает следующим образом.

Для изменения азимута влево от текущего .значения направления бурения или азимута скважины Ас устройство устанавливают на расстоянии 0,5-4,0 м от долота. При таком расположении верхней втулки 3 с лопастью 7 на долоте возникает максимальная отклоняющая сила, направленная в диаметрально противоположном направлении положению лопасти 7 при ее касании с нижней стенкой скважины.

Эксцентриситет устройства должен быть меньще стрелы прогиба компоновки в месте расположения устройства.

При вращении утяжеленных бурильных труб 2 и эксцентричного корпуса 1 узла управления втулка 3 с лопастью 7 за счет срезного элемента 8 и сил трения трущихся поверхностей втулки 3 и корпуса 1 узла управления 1 перемещается на правую половину сечения ствола (фиг. 2 и 5), причем лопасть 7 опирается на стенку скважины в точке Bj, а элемент 8 срезается.

При вращении устройство совершает колебательные движения, при которых центр Oj эксцентричной трубы описывает окружность (фиг. 5). При неподвижной лопасти 7 в момент касания ее со стенками скважины в точке Bj вращение центра О осуществляется в квадратах III и IV окружности, что вызывает образование отклоняющей силы на долоте изменение азимута влево от азимута скважины.

Для изменения азимута вправо от текущего азимута над долотом дополнительно устанавливаютопорно- центрирующий

элемент, а устройство размещают в первой нижней точке Bj касания утяжеленных бурильных труб 2 со стенками скважины. Благодаря размещению устройства в точке касания и созданию в Ней отклоняющей силы, направленной влево от азимута скважины, происходит упругая деформация

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН, содержащее утяжеленные бурильные трубы и расположенный между ними и долотом узел управления траекторией ствола скважины при роторном бурении, содержащий корпус с установленными на нем рабочими элементами, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности проводки скважин за счет возможности изменения азимута, корпус узла управления траекторией ствола скважины расположен эксцентрично оси устройства, а рабочие элементы выполнены в виде расположенных друг над другом втулок, близлежащие торцы которых имеют скощенные поверхности, причем верхняя втулка снабжена лопастью и закреплена на корпусе срезным элементом, а нижняя втулка жестко связана с корпусом. (Л 05 4