Устройство для бурения наклонно-направленных скважин Советский патент 1985 года по МПК E21B7/08 E21B10/24 

Изобретение откосится к буровой технике, в частности к техническим средствам для наклонно направленного бурения скважин. Известно устройство для бурения наклонно направленных скважин, вклю чающее породоразрушагощий инструмент с рабочими лезвиями, вал, гидроцилиндры с плунжерами, закрепленными .рабочих лезвиях породоразрушающего инструмента и аккумуляторы, сообщающиеся гидравлически каналами между собой и гидродилиндрами 3. Недостаток устройства заключается в сложности конструкции и невозможности использования устройства -в скважинах малого диаметра. Наиболее близким техническим решением К изобретению является уст ройство для бурения наклонно направ ленных скважин, включающее эллипсный кожух, расположенный в его внутренней полости с врзможностью вращения полый вал, увязанные, с ним выдвижные в радиальном направлении и взаи модействующие с внутренней поверхностью эллипсйого кожуха плунжеры, полости которых сообщены с источником давления, и породоразрущающий инструмент, лезвия которого связа ны с плунжерами 2 3. При бурении таким устройствам, всю нагрузку воспринимают на себя рабочие лезвия, которые в свою очередь, значительную часть этой нагрузки передают на плунжера. В связи с этим возникает необходимость выполнять плунжера с достаточньм запасом прочности, что в свою очередь приводит к снижению прочности вала, внутри гидроцштандров которых они совершают возвратно поступательное движение. При бурениискважин малого сечения прочностные факторы выполнения плунжеров и вала сдерживают повьппение скорос ти бурения. Также можно отметить, что в описанном устройстве трущиеся поверхности плунжеров и гидроци лпндров необходимо вьтолнять с выс кими классами точности и шероховатости, иначе возникает необходимость производить частую зарядку аккумуляторов, предназначенных для компенсации давления и подпитки тидроцилиндров. Целью изобретения является упро щение конструкции устройства. гУказанная цель достигается тем, что устройство для бурения наклонно направленных скважин включающее эллипсный кожух, расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связанные .с ним выдв ганые в радиальном нагфавлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипсного кожуха плун жеры, полости которых сообщены с источни ом давления, и породоразрушающим инстрзт 1ентом, лезвия которого связаны с плунжерами, снабжено обратным клапаном, настроенным на давление, меньшее чем давление промывочной жидкости, но большее разности между давлением промывочной жидкости и давлением,,снижающимся при расширении полости плунжеров в положенрш их по большой оси эллипсного кожзгха, причем с источником давления полости плунжеров сообщены через полость вала, а обратный клапан установлен ниже места сообщения полостей плунжеров с полостью вала. Кроме того, плунжеры соединены между собой пружиной Причем с целью повышения скорости бурения, оно снабжено расположенной на конце полого вала буровой коронкой, диаметр которой равен длине малой оси эллипсного кожуха. На фигi 1 показано устройство для бурения наклонно направленных скважин, разрезу на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1. Устройство включает эллипсный кожух 1, внутри которого посредствомвинтов 2 закреплены два опорных подшипника 3 скольжения, имеющих окна для выноса продз тов бурения В подшипниках 3 размещен вал А, имеющий канал для подачи промывочной жидкости и паз, внутри которого подвижно в радиальном направлении установлены плунжеры 5, жестко связанные с рабочими лезвиями породоразрушающего инструмента. Плунжеры 5 установлены с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью эллипсного кожуха 1, а полости плунжеров сообщены с источником давления (не показан) через полость вала 4. Внутри канала вала для промывочной жидкости ниже места сообщения полостей плунжеров и вала установлен

обратный клапан 6, настроенный на давление, величина которого меньше давления промывочной жидкости, но больше разности между давлением промывочной жидкости и падением дав- ления при расширении полости плунжеров в положении их по большой оси эллипсного кожуха.

Плунжеры 5 соединены между собой пружиной .7. На конце вала 4 закреплена буровая коронка 8, диаметр которой по режущим кромкам равен размеру малой оси эллипсного кожуха 1. Устройство, работает следующим образом.

К валу 4 прикладывается осевое усиление- и вращательный, момент. При этом буровая коро;нка 8 формирует передовую скважину, диаметр которой равен, наружному размеру малой оси эллипсного кожуха I. Одновременно плунжеры 5, а в месте с ними и рабо- чие-лезвия породоразрушающего инструмента под действием пружины 7 и давления промывочной жидкости, совершают возвратно-поступательное движение. При этом лезвия породоразрушающего инструмента производят разбуривание передовой скважины до фор.мы и размеров, задаваемых эллипсным {кожухом, 1, вместе с этим кожух 1 стремится повернуться вокруг своей оси, в результате чего непрерывно контактирует со стенками скважины, имеющей в сечении форму эллипса. Надежный контакт кожуха 1 обеспечивает багрение скважины в заданном напралении. Работу обратного клапана 6, ; настроенного на давление меньшее ; чем давление промьточной жидкости, поступающей непосредственно в .зону резания, можно описать следующим образом.

Насос, подающий промывочную жидкость, постоянно поддерживает давление вну7ри канала вала 4,равное например - 10 атм. Обратный клапан в этом случае необходимо астроить на давление 8-9 атм. При бурении скважин, размер которой по малой и большой осях эллипса соответственно равен 90 мм и 110 мм, производительность насоса должна быть не менее 80 л/мин. Это условие обусловлено конструктивными размерами и целесообразной точностью изготовления паза, внутри которого совершают возвратно-поступательное движение плунжеры 5. В моме когда ось плунжеров 5 совпадает с малой осью кожуха 1 (фиг. 2) ими ограничена полость определенного объема заполнения промывочной жидкостью. Обратный клапан 6 в это время открыт. По мере вращения вала 4 наступает момент., когда ось плунжеров 5 совпадает с большой осьюэллипсного кожуха 1. Объем полости, заполненный промывочной жидкостью, ограниченный плунжерами 5 в этот момент максимальный. Так как вал 4 вращается со скоростью 300 об/мин, то за одну минуту этот объем изменяется от минимального к максимальному 600 раз. Вследствие этого и изменяется давление, с которым промывочная жидкость воздействует на плунжеры 5. Поэтому в перио увеличения объема полости, ограниченной плунжерами 5, необходимо предотвратить утечку промывочной жидкости из этой полости. Это условие соблюдается, так как в случае уменьшения давления обратный клапан настроенный на определенное давление, закрывается. Из описанного видно, что обратный клапан 6 работает в импульсном режиме, а следовательн и промывочная жидкость в зону резания подается дискретно, что благопрятно сказывается на условиях удаления продуктов бурения из зоны резания .

В связи с тем, что значительная часть сечения забоя скважины, а именно окружность, диаметр которой равен величине нарзгжной поверхности малой оси эллипсного кожуха разрушается буровой коронкой, установленной на конце вала, производительность бурения повьш1ается.

Размещение на конце вала буровой коронки, посредством которой производится бурение передовой скважины, диаметром равным наружной поверхности малой оси эллипсного кожуха, позволяет разгрузить лезвия породоразрушающего инструмента;, что дает возможность резко повысить скорость бурения. Выполнение в вале сквозного паза, связанного с каналом для подачи промывочной жидкости, и размещенных внутри этого паза плунжеров с pa6o4HMTi лезвиями породоразрушающего инструмента позволяет понизить требования к точности и шероховатости изготовления трущейся пары паз-плунжер. Установленный в канале, непосредственно перед пазом со стороны забоя скважины, обратный клапан дает возможность поддерживать постоянное давление промывочной жидкости на плунжер.

Технико-экономическая эффективность заключается в снижении материальных затрат, связанных с проводкой наклонных скважин.

1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИР, вклю чающее эллипсный кожух, расположенный в его внутренней полости с возможностью вращения полый вал, связа ные с ним вьщвижные в радиальном направлении и взаимодействующие с внутренней поверхностью эллипского кожуха плунжеры., полости которых сообщены с источником давления, и породоразрушающий инструмент, лезви которого связаны с плунжерами о тличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции, оно снабжено обратным клапаном, настроенным на давление меньшее, чем давление промывочной жидкости, но большее разности между давлением промывочной жидкости и давлением, снижающимся при расширении полостей плунжеров в положении их по большой оси эллипсного кожуха, причем с источником давления полости плунжеров сообщены через полость вала, а обратный клапан установлен ниже места сообщения полостей плунжеров с по- Q лостью вала. - S 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что плунжеры соединены между собой прз жиной. 3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью повышения скорости бурения, оно снабжено расположенной на конце полого вала буровой коронкой, диаметр которой равен длине малой оси эллипсного кожуха.

Фт.2

фаг.З