Снаряд для направленного бурения Советский патент 1984 года по МПК E21B7/08 

со ел Изобретение относится к устройствам для бурения скважины, а именно к устройствам для изменения направления буровой скважины. Известен снаряд для направленного бурения, включающий раскрепляющий узел, отклонитель и отбурочный инструмент 1. Недостатком данного снаряда является необходимость в дополнительных затратах времени на вспомогательные операции при перекреплении снаряда и перемещение его к забою. Наиболее близки.м к предлагаемому является снаряд для направленного бурения, включающий корпус, полый вал, отклонитель, два распорных узла, установленных концентрично полому валу с возможностью взаимодействия со стенками скважины, и узел управления распорными узлами, выполненный в виде подпружиненных относительно вала золотниковых втулок 2. Недостаток известного устройства заключается в низкой эффективности при работе в неустойчивых и трещиноватых породах. Скважины, пробуренные известным устройством в таких породах, характеризуются значительной разработанностью стенок, наличием каверн и пустот. Кроме того, при установке снаряда в разработанных участках скважины эластичные камеры распорных узлов не обеспечивают надежного контакта, со стенками скважины и при бурении происходит угловое смещение корпуса снаряда, а следовательно, дезориентация. Цель изобретения - повыщение надежности работы снаряда в разработанных участках скважины. Указанная цель достигается тем, что в снаряде для направленного бурения, включающем корпус, полый вал, отклонитель, два распорных узла, установленных концентрично полому валу с возможностью взаимодействия со стенками скважины, и узел управления распорными узлами, выполненный в виде подпружиненных относительно вала золотниковых втулок, каждый из узлов раскрепления выполнен в виде установленной с возможностью вращения на валу втулки с наклонными пазами, образующими рабочую поверхность, и установленных на корпусе с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью втулки плоских пружин, причем втулки связаны с корпусом пружинами, а длина рабочей поверхности верхней втулки больше длины рабочей поверхности нижней втулки. На фиг. 1 показан снаряд для направлен ного бурения, общий вид; на фиг. 2 - верх няя часть устройства в рабочем положении; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - развертка боковой поверхности золотниковой втулки; Йа фиг. 5 - ниж няя часть устройства в нерабочем положении; на фиг. б - сечение Б-Б на фиг. 5; на фиг. 7 - нижняя часть устройства при перемещении его к забою. Снаряд для направленного бурения (фиг. 1) содержит два распорных узла - верхний и нижний, включающие плоские пружины 1 и 2, установленные на телесконических частях 3 и 4 корпуса снаряда, отклонитель б, отбурочный инструмент б, узел управления распорными узлами, состоящий из золотниковых втулок 7 и 8, подпружиненных относительно полого вала 11 пружинами 9 и 10, и втулок 12 и 13 с наклонными пазами. На внутренних поверхностях плоских пружин 1 и 2 выполнены выступы, которыми они могут взаимодействовать с поверхностями наклонных пазов втулок 12 и 13, установленных на полом вале 11 с возможностью свободного вращения и связанных с телескопическими частями корпуса 3 и 4 с помощью пружин кручения 14 и 15. Телескопические части 3 и 4 корпуса снаряда имеют возможность перемещения вдоль полого вала 11 и подпружинены относительно него пружинами 16 и 17. Для предотвращения взаимного поворота телескопических частей 3 и 4 корпуса снаряда служит щпонка 18. Срезной щтифт 19 предназначен для блокирования корпуса снаряда и полого вала 11. В осевом канале полого вала 11 установлен дроссель 20. На фиг. 3 изображено поперечное сечение втулки с наклонными пазами а и б, чередующимися по глубине. Глубина пазов а выбирается такой, чтобы плоские пружины 1 и 2, попадая в них своими выступами и взаимодействуя со втулками 12 и 13, надежно закрепляли снаряд в скважине. Глубина пазов б должна быть такой, чтобы выступы плоских пружин 1 и 2 свободно могли перемещаться вдоль втулок 12 и 13, не взаимодействуя с ними и не закрепляя снаряд в скважине. В исходном положении втулки 12 и 13 располагаются таким образом, что выступы плоских пружин 1 и 2 находятся напротив пазов а. Длина Ij рабочей поверхности (поверхности втулки, занимаемой наклонными пазами) верхней втулки 12 должна быть больше длины Ij рабочей поверхности нижней втулки. Снаряд для направленного бурения работает следующим образом. После спуска снаряда в скважину и его ориентирования- включается буровой насос. Над дросселем 20 (фиг. 1) образуется зона повыщенного давления. Промывочная жидкость через радиальные отверстия выполненные в полом вале 11, поступает в полости в и г телескопических частей корпуса снаряда 3 и 4. В результате корпус снаряда перемещается вверх, срезая щтифт 19, выступы плоских пружин 1 и 2 попадают

в мелкие пазы а втулок 12 и 13 и, взаимодействуя с ними, закрепляют снаряд в скважине. Золотниковые втулки 7 и 8 под действием пружин 9 и 10 перекрывают радиальные отверстия полого вала 11 (фиг. 2). После этого включают вращение и начинают бурение скважины. В процессе бурения полый вал 11 вместе с втулками 12 и 13 и пружинами 14 и 15 перемещается вдоль корпуса снаряда, сжимая пружины 16 и 17 (фиг. 1).

На фиг. 4 изображена развертка боковой повер.хности втулок 12 и 13, на которой выполнены чередующиеся по глубине винтовые пазы (а и б). Расстояние между канавками а и б определяется по формуле

-ifcC

где 1 г-рабочая длина втулок 12 и 13; d. - угол подъема винтового паза. При бурении втулки 12 и 13 перемещаются вдоль плоских пружин 1 и 2, которые своими выступами взаимодействуют с мелкими винтовыми пазами а втулок 12 и 13, заставляя их поворачиваться относительно своей оси. При этом втулки 12 и 13 закручивают пружины кручения 14 и 15, которыми они подпружинены относительно телескопических частей 3 и 4 корпуса снаряда . Свободные концы плоских пружин 1 и 2 верхнего и нижнего распорных устройств взаимодействуют со стенками скважины, удерживая снаряд в требуемом положении. Вследствие того, что рабочая длина It втулки 12 больше соответствующей длины 1 втулки 13 (фиг. 1), после отбуривания интервала искривления, равного рабочей длине Ij втулки 13, выступы плоских

пружин 2 выходят из зацепления с винтовыми пазами (фиг. 5), освобождая от закрепления нижний распорный узел. При этом втулка 13 под действием пружины 15 возвращается в исходное положение, глубокие винтовые пазы б втулки 13 устанавливаются против выступов плоских пружин 2 (фиг. 6) и распорный узел пружиной 17 перемещается к забою на величину отбуренного интервала. Во время перемещения распорного узла выступы плоских пружин 2 взаимодействуют с глубокими винтовыми пазами б втулки 13, заставляя его поворачиваться, закручивая пружину кручения 15. После того, как выступы плоских пружин 2 выйдут из зацепления с втулкой 13 в нижней его части, пружина кручения 15 устанавливает втулку в исходное положение. При этом мелкие винтовые пазы а устанавливаются против выступов плоских пружин 2, а золотниковая втулка 8 упирается в торец телескопической части корпуса 4 и, сжимая пружину 10, открывает радиальные каналы полого вала И (фиг. 7). Промывочная жидкость, попадая в полость Г, заставляет срабатывать нижний распорный узел, закрепляя его относительно стенок скважины. После закрепления нижнего распорного узла выступы плоских пружин 1 (фиг. 1) выходят из зацепления с винтовыми пазами втулок 12, и верхний раслорный узел аналогично нижнему освобождается от закрепления, перемещается к забою и снова закрепляется. Далее цикл работы повторяется.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении затрат на проводку направленных скважин.

СНАРЯД ДЛЯ НАПРАВЛЕННОГО 13УРЕНИЯ. включающий корпус, полый ssa.i. откломтрль, два распорных узла, установленных концентрично полому валу с возможностью взаимодействия со стенками скважины, п узел управления распорными узлами, выполненный в виде подпружиненных относительно вала золотниковых втулок, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы в разработанных участках скважины, каждый из узлов раскрепления выполнен в виде установленной с возможностью вращения .на валу втулки с наклонными пазами, образующими рабочую поверхность, н установленных на корп се с возможностью взаимодействия с рабочей поверхностью втулки плоских пружин, причем втулки узлов раскрепления связаны с корпусом пружинами, а длина рабочей поверхности верхней втулки больше длины рабочей поверхности нижней втулки. с

17

г. 5

В -Б

иг.6

.7