Устройство для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента Советский патент 1984 года по МПК E21B31/107 

со оо

00

Изобретение относится к инструменту, примененяемому при .бурении скважин, в частности к устройствам, используемым для предотвращения и ликвидации прихватов компоновки бурильного инструмента. Известно устройство для ликвидации прихвата бурильного инструментэ, состоящее из корпуса, через который передаются вибрации на прихваченный инструмент, вала с насаженным на него на щпонках дебалансом, создающим вибрации, и шлицевой полумуфты, через которую вал турбобура соединяется с валом вибратора 1. Однако это устройство не входит в компоновку бурильного инструмента и не предотвращает ее от заклинивания в скважине при подъеме инструмента. Кроме того, при ликвидации прихвата компоновки бурильного инструмента устройство имеет низкую эффективность, так как при поперечных колебаниях амплитуды неодина.ковы вдоль длины освобождаемой колонны и эффективность вибраций на разных участках колонны тоже различна, но с увеличением ра1сстояния от устройства до места прихвата амплитуды знач)1тельно уменьшаются. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента, состоящее из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпуса с армированными ребрами, конт центрично расположенного на наружной поверхности вала с возможностью вращения и осевого перемещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала 2. Недостатком известного устройства является отсутствие возможности ликвидации заклинивания в желобах искривленных участков скважины, так как оно не может быть использовано для создания поперечных колебаний в скважине. Целью -изобрете11ия является обеспечение возможности ликвидации заклинивания компоновки бурильного инструмента в желобах искривленых участков скважины. Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для предотвращения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента, состоящем из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпуса с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с вомзожностью вращения и осевого пере.мещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала вьшолненьг с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала, ось наружной поверхности вала смещена относительно оси элементов соединения с компоновкой, а ребра выполнены продольными. На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство для предотвраодения и ликвидации заклинивания в скважине компоновки бурильного инструмента состоит из полого центрального вала 1, имеющего в верхней и нижней частях присоединительные резьбы 2 и 3, с помощью которых он присоединяется вверху к бурильной колонне, а внизу может быть присоединен или к компоновке низа бурильной колонны, или к другому звену бурильной колонны, исходя из целесообразности места его установки для предохранения компоновки от заклинивания. На наружной поверхности 4 центрального вала 1 концентрично с возможностью вращения и осевого перемещения размещен корпус 5 с уложенны.ми и заг(аянными в пазах 6, выполненных в ребрах 7, твердосплавными элементами, образующими выступы 8. Для взаимодействия вала, а следовательно, и компоновки с корпусом устройства на верхней торцовой поверхности корпуса выполнены выступы 9 с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном, а на корончатой втулке 10 выполнены ответные выступы 11. Ось наружной поверхности 4 центрального вала смещена относительно оси элементов соединения вала с компоновкой, т. е. относительно, присоединительных резьб 2 и 3. Со стороны эксцентричной части вала расположены продольные промывочные каналы 12, глубина которых ограничена окружностью с центром. лежащим на продольной оси, и радиусом, равным расстоянию от продольной оси до наименее удаленной точки поперечного сечения вала. В верхней части вала,имеется переводник 13, который присоединяется к валу с помощью резьбы. Устройство включается в компоновку бурильного инструмента. Оно может быть установлено между забойным двигателем и бурильной колонной. Дополнительно может быть включено еще несколько таких же устройств между звеньями бурильной колонны с различными диам-етральными габаритами или с различными весовыми характеристиками (например, ЛБТ и УБТ и т. д.). При этом необходимым условием является превыщение диаметрального габарита устройства над диаметральным габаритом элементов компоновки, которые могут заклиниваться в скважине, Устройство работает следующим образом. В процессе бурения при работе забойного двигателя устройство выполняет функцию центратора, поскольку его диаметральные габариты больще габаритов забойного

двигателя. При работе забойного двигателя с одновременным вращением бурильной колонны имеет место планетарное центрирование: корпус 5 устройства, благодаря эксцентричному расположению относительно продольной оси колонны и присоединительных элементов (резьб 2 и 3), обкатывается по стенке скважины, центрируя компоновку низа бурильной колонны. При этом корпус 5, прижимаясь своей верхней торцовой поверхностью к корончатой втулке 10, совершает вращение против часовой стрелкн, проскальзывая выступами 9 по наклонным граням выступов 11 корончатой втулки 10 вала 1.

Нагруженной является эксцентричная часть (наружная поверхность) вала 1, так как вращающаяся внутренняя поверхность корпуса оказывается постоянно прижатой к ней. Благодаря расположенным на эксцентричной части промывочным каналам, эта нагруженная часть постоянно омывается потоком жидкости, выносящим продукты износа (металлические частицы) Соприкасающихся поверхностей вала и корпуса, что способствует затруднению процесса схватывания нагруженных пове|5хностеи, повыщаетнадежность работы устройства.

При подъеме компоновки бурильного инструмента предложенное устройство, диаметральный габарит которого больще диаметральных габаритов элементов компоновки, защищает ее на прямолинейных участках ствола скважины от попадания в желоба и заклинивания в них. Однако на этих прямолинейных участках не исключено заклинивание корпуса 5 самого устройства. Для ликвидации этого заклинивания устройство имеет на верхней торцовой поверхности корпуса выступы 9 с вертикальными гранями и гранями с левым уклоном, а на корончатой втулке 10, установленной на валу 1, выполнены ответные выступы 11, аналогичные выступам 9.

В процессе ликвидации заклинивания корпуса осуществляют вращение бурильного инструмента, имеющего возможность осевого перемещения, и с помощью взаимодействия выступов 9 на корпусе 5 и корончатой втулке 10 освобождается корпус устройства (путем смещения вниз ударами).

При наличии искривленного участка ствола скважины устройство не защищает элементы компоновки от попадания в желоба, в результате чего может происходить заклинивание элементов компоновки, находящихся ниже устройства. Для ликвидации заклинивания элементов компоновки предлагаемое устройство предусматривает выполнение наружной поверхности 4 центрального вала. 1 взаимодействующей с внутренней поверхностью корпуса, с эксцентриситетом, и выполнение ребер 7 йа корпусе 5 продольными с наличием клинов идных выступов 8. Благодаря продольно расположенным на корпусе 5 ребрам 7 с выступающими клиновидными твердосплавными выступами 8, контакт со стенками желоба будет происходить по ним, и движение устройства в стволе скважины осуществляется как на направляющих.

При ликвидации заклинивания элементов компоновки в желобе искривленного участка скважины осуществляют проворот колонны, при этом, благодаря эксцентрично расположенному относительно продольной оси колонны корпусу 5 устройства, которое закреплено в желобе путем внедрения в него расположенных на корпусе 5 продольных ребер 7 с клиновидными выступами 8, обеспечивается создание поперечных колебаний, которые способствуют выводу заклиненного элемента компоновки из желоба. Освобождение самого корпуса 5 устройства от заклинивания производится посредством опускания и вращения бурильной колонны. В результате вращения происходит взаимодействие выступов 9 корпуса 5 и втулки 10 и освобождение корпуса 5 устройства.

Предложенное устройство, благодаря смещению оси центрального вала устройства относительно оси компоновки и продольному расположению ребер на корпусе устройства, при вращении вала в корпусе, закрепленном в стволе скважины (как в радиальном подщипнике), генерирует поперечные колебания с амплитудой, равной удвоенной величине смещения оси центрального вала, механически передающиеся на заклиненные в желобе элементы компоновки и направленные в сторону открытого участка поперечного сечения желоба, приводящие к отрыву от стенок желоба заклиненных элементов.

Устройство позволяет одновременно и предохранять компоновку от заклинивания и ликвидировать ее заклинивание в желобах искривленных участков скважины. фиг.1 фиг. 2

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ И ЛИКВИДАЦИИ ЗАКЛИНИВАНИЯ В СКВАЖИНЕ КОМПОНОВКИ БУРИЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА, состоящее из полого центрального вала с элементами соединения его с компоновкой и корпуса с армированными ребрами, концентрично расположенного на наружной поверхности вала с возможностью вращения и осевого перемещения и имеющего на верхней торцовой поверхности выступы, грани которых по ходу вращения вала выполнены с левым уклоном для взаимодействия с соответствующими выступами вала, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности ликвидации заклиниваний компоновки бурильного инструмента в желобах искривленных участков скважины, ось наружной поверхности вала смещена относительно оси элементов соединения с комповкой, а ребра выполнены продольными. (О